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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE UMA RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR EM DIFERENTES ZONAS CLIMÁTICAS DE PORTUGAL PELO RCCTE PEDRO FILIPE DELGADO CONSTANTINO Área: Construção Civil Orientador: Professor Roberto Lamberts, PhD Florianópolis, 2010

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE UMA

RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR EM DIFERENTES ZONAS

CLIMÁTICAS DE PORTUGAL PELO RCCTE

PEDRO FILIPE DELGADO CONSTANTINO

Área: Construção Civil

Orientador: Professor Roberto Lamberts, PhD

Florianópolis, 2010

PEDRO FILIPE DELGADO CONSTANTINO

“Avaliação da eficiência energética de uma residência unifamiliar em

diferentes zonas climáticas de Portugal pelo RCCTE”

Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Civil da Universidade Federal de

Santa Catarina, como requisito para Graduação.

Orientador: Prof. Roberto Lamberts PhD

Florianópolis

Julho de 2010

PEDRO FILIPE DELGADO CONSTANTINO

“Avaliação da eficiência energética de uma residência unifamiliar em

diferentes zonas climáticas de Portugal pelo RCCTE”

Este trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para obtenção de

Graduação em Engenharia Civil e aprovado em sua forma final junto à Universidade

Federal de Santa Catarina – UFSC, Florianópolis, SC.

Banca Examinadora, integrada pelos Professores:

_________________________________________

Orientador: Prof. Roberto Lamberts, PhD

_________________________________________

Dr. Martin Ordenes Mizgier

_________________________________________

Dr. Deivis Marinoski

Florianópolis

Julho de 2010

iii

Agradecimentos

Aos meus pais António e Maria Teresa, por tudo o que têm feito por mim, ao longo

das suas vidas.

Ao meu irmão Júlio, pelo apoio e amizade.

Aos meus avós Avelino e Maria Amélia, por todo o carinho e preocupação.

À Rita, por acreditar nas minhas capacidades, por todo o incentivo e por todos os

momentos inesquecíveis.

Ao meu orientador Roberto Lamberts, por ter permitido a realização deste trabalho e

por toda a disponibilidade.

Aos meus amigos Bruno Curado, Joana Pinto, João Presa, Miguel Oliveira, Ricardo

Sousa, Rodrigo Lopes e Teresa Sousa, por terem ajudado a tornar este ano

inesquecível.

A todos os meus amigos em Portugal, pelo constante desejo do meu regresso.

iv

Resumo

O setor dos edifícios é responsável por cerca de 40% do consumo da energia final

na Europa. No entanto, estudos provam que mais de 50% deste consumo pode ser

reduzido através de medidas de eficiência energética, o que pode representar uma

redução anual de 400 milhões de toneladas de CO2 – o que satisfaria quase na

plenitude o compromisso da União Européia no âmbito do Protocolo de Kioto.

Assim, os Estados-Membros da União Européia têm vindo a desenvolver um

conjunto de medidas com vista a promover a melhoria do desempenho energético e

das condições de conforto dos edifícios.

Em Portugal, o Decreto-Lei n.º 80/2006 de 4 Abril, Regulamento das Características

de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE), indica as regras a observar no

projeto de todos os edifícios de habitação e dos edifícios de serviços sem sistemas

de climatização centralizados de modo que as exigências de conforto térmico, seja

ele de aquecimento ou de arrefecimento, e de ventilação para garantia de qualidade

do ar no interior dos edifícios, bem como as necessidades de água quente sanitária,

possam vir a ser satisfeitas sem dispêndio excessivo de energia;

É nesse regulamento que este trabalho se baseia tendo como objetivo estudar a

influência de clima, envolvente exterior, equipamentos de aquecimento e produção

de águas quentes sanitárias e tendo em vista a obtenção de uma classificação

energética de excelência

Se avaliou a eficiência energética do mesmo projeto para três zoneamentos

climáticos distintos, em Portugal alterando em primeiro lugar a envolvente opaca

exterior, seguido do tipo de envidraçados e dos sistemas de aquecimento e

produção de águas quentes sanitárias.

Os resultados obtidos permitiram concluir que uma das zonas climáticas escolhidas

é demasiado condicionante para regulamentar o projeto inicial; a alteração da

espessura de isolamento térmico e do tipo de envidraçados afeta a eficiência

energética de um edifício, mas para o caso estudado só depois da alteração dos

sistemas de aquecimento e produção de águas quentes sanitárias se conseguiu

obter uma classificação A+.

v

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1

1.1. A CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL ................................................................................. 1

1.1.1. O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL ............................................................................................ 1

1.1.2. A CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL ..................................................................................................... 3

1.1.2.1. EVOLUÇÃO HISTÓRICA ........................................................................................................................ 3

1.1.2.2. MATERIAIS, PRODUTOS E RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO.......................................................................... 6

1.2. ENERGIA........................................................................................................................ 8

1.2.1. ENQUADRAMENTO E EVOLUÇÃO HISTÓRICA ................................................................................... 8

1.2.2. CONSUMO ENERGÉTICO EM PORTUGAL ........................................................................................ 9

1.2.3. INTRODUÇÃO À EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ..................................................................................... 12

1.3. NOVA LEGISLAÇÃO PARA OS EDIFÍCIOS.................................................................. 15

1.3.1. A CERTIFICAÇÃO DOS EDIFÍCIOS ................................................................................................. 15

1.3.2. REGULAMENTO DOS SISTEMAS ENERGÉTICOS DE CLIMATIZAÇÃO EM EDIFÍCIOS (RSECE) .............. 17

1.3.3. REGULAMENTO DAS CARACTERÍSTICAS DE COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS EDIFÍCIOS (RCCTE) . 18

1.4. OBJETIVO .................................................................................................................... 20

1.4.1. OBJETIVO GERAL ...................................................................................................................... 20

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................... 20

1.4.3. FLUXOGRAMA COM AS ETAPAS DO TRABALHO ............................................................................. 20

1.5. ESTRUTURA DO TRABALHO ...................................................................................... 21

2. BIOCLIMATOLOGIA E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ............................................ 22

2.1. CONCEITOS PRINCIPAIS ............................................................................................ 22

2.1.1. GEOMETRIA SOLAR ................................................................................................................... 23

2.1.2. ORIENTAÇÃO DE FACHADAS ENVIDRAÇADAS ............................................................................... 24

2.1.3. ENVOLVENTE DOS EDIFÍCIOS ..................................................................................................... 26

2.1.3.1. ENVOLVENTE EXTERIOR ................................................................................................................... 26

2.1.3.2. COBERTURAS .................................................................................................................................. 27

2.1.3.3. VIDROS E JANELAS .......................................................................................................................... 28

2.1.4. VENTILAÇÃO NOS EDIFÍCIOS ....................................................................................................... 29

2.2. AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO ......................................................................... 31

2.2.1. SISTEMAS PASSIVOS PARA AQUECIMENTO ................................................................................... 35

2.2.2. SISTEMAS PASSIVOS PARA ARREFECIMENTO ............................................................................... 37

2.2.3. SISTEMAS ATIVOS PARA AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO .......................................................... 38

2.2.3.1. SISTEMA DE AQUECIMENTO CENTRAL ................................................................................................. 38

2.2.3.2. AR CONDICIONADO .......................................................................................................................... 39

2.3. PRODUÇÃO DE ÁGUA QUENTE PARA USO DOMÉSTICO ........................................ 41

2.3.1. ESQUENTADORES A GÁS E CALDEIRAS. ....................................................................................... 41

vi

2.3.2. TERMOACUMULADORES ELÉTRICOS ........................................................................................... 42

2.3.3. PAINÉIS SOLARES ..................................................................................................................... 42

3. REGULAMENTO DAS CARACTERÍSTICAS DE COMPORTAMENTO TÉRMICO

DOS EDIFÍCIOS ........................................................................................................ 48

3.1. ESTRUTURA DO REGULAMENTO DAS CARACTERÍSTICAS DE COMPORTAMENTO

TÉRMICO DOS EDIFÍCIOS (RCCTE) .................................................................................. 48

3.2. MÉTODO DE CÁLCULO DAS NECESSIDADES DE AQUECIMENTO (NIC) .................. 55

3.2.1. PERDAS DE CALOR POR CONDUÇÃO ATRAVÉS DA ENVOLVENTE, QT .............................................. 55

3.2.1.1. PERDAS PELA ENVOLVENTE EM ZONA CORRENTE, QEXT ........................................................................ 56

3.2.1.2. PERDAS PELA ENVOLVENTE EM ZONA CORRENTE, QLNA ........................................................................ 57

3.2.1.3. PERDAS POR PAVIMENTOS E PAREDES EM CONTACTO COM O SOLO, QPE ................................................ 58

3.2.1.4. PERDAS DE CALOR PELAS PONTES TÉRMICAS LINEARES, QPT ................................................................ 59

3.2.2. PERDAS DE CALOR RESULTANTES DA RENOVAÇÃO DE AR, QV ....................................................... 60

3.2.2.1. DETERMINAÇÃO DA TAXA DE RENOVAÇÃO HORÁRIA NOMINAL .............................................................. 61

3.2.3. GANHOS TÉRMICOS ÚTEIS NA ESTAÇÃO DE AQUECIMENTO, QGU .................................................... 62

3.2.3.1. GANHOS TÉRMICOS BRUTOS RESULTANTES DE FONTES INTERNAS, QI ................................................... 63

3.2.3.2. GANHOS SOLARES BRUTOS ATRAVÉS DOS ENVIDRAÇADOS, QS ............................................................. 65

3.3. MÉTODO DE CÁLCULO DAS NECESSIDADES DE ARREFECIMENTO (NVC) ............. 73

3.3.1. CARGAS ATRAVÉS DA ENVOLVENTE OPACA EXTERIOR, QOPACO ...................................................... 74

3.3.2. GANHOS SOLARES ATRAVÉS DOS VÃOS ENVIDRAÇADOS, QS ........................................................ 75

3.3.3. CARGAS DEVIDAS À RENOVAÇÃO DO AR, QV ................................................................................ 76

3.3.4. CARGAS INTERNAS, QI ............................................................................................................... 76

3.4. MÉTODO DE CÁLCULO DAS NECESSIDADES DE ENERGIA PARA PREPARAÇÃO

DE AQS (NAC) ....................................................................................................................... 77

3.4.1. ENERGIA DISPENDIDA COM SISTEMAS CONVENCIONAIS DE PREPARAÇÃO DE AQS, QA ................... 77

3.4.2. EFICIÊNCIA DE CONVERSÃO DO SISTEMA DE PREPARAÇÃO DAS AQS, ɳA...................................... 78

3.4.3. CONTRIBUIÇÃO DE SISTEMAS SOLARES DE PREPARAÇÃO DE AQS, ESOLAR .................................... 78

3.4.4. CONTRIBUIÇÃO DE OUTRAS FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEL, EREN ............................................. 78

3.4.5. NECESSIDADES GLOBAIS DE ENERGIA PRIMÁRIA, NTC .................................................................. 79

3.5. COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO TÉRMICA, U......................................................... 81

3.6. INÉRCIA TÉRMICA, IT ................................................................................................... 83

3.7. LIMITAÇÃO DAS NECESSIDADES NOMINAIS GLOBAIS DE ENERGIA PRIMÁRIA ... 85

3.7.1. VALORES LIMITES DAS NECESSIDADES NOMINAIS DE ENERGIA ÚTIL PARA AQUECIMENTO, NI ........... 85

3.7.2. VALORES LIMITES DAS NECESSIDADES NOMINAIS DE ENERGIA ÚTIL PARA ARREFECIMENTO, NV....... 86

3.7.3. VALORES LIMITES DAS NECESSIDADES DE ENERGIA PARA PREPARAÇÃO DAS AQS, NA................... 86

3.7.4. O VALOR MÁXIMO ADMISSÍVEL DE NECESSIDADES NOMINAIS GLOBAIS DE ENERGIA PRIMÁRIA, NT .... 86

4. CASO DE ESTUDO .............................................................................................. 88

vii

4.1. CASO 1 – ANÁLISE TÉRMICA DA EDIFICAÇÃO LOCALIZADA EM 3 DIFERENTES

ZONAS CLIMÁTICAS .......................................................................................................... 88

4.1.1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 88

4.1.2. A EDIFICAÇÃO ........................................................................................................................... 89

4.1.2.1. DADOS ARQUITETÔNICOS ................................................................................................................. 89

4.1.2.2. VÃOS ENVIDRAÇADOS ...................................................................................................................... 90

4.1.2.3. DADOS CLIMÁTICOS ......................................................................................................................... 91

4.1.2.4. PRESSUPOSTOS DE CÁLCULO PARA AQS ........................................................................................... 92

4.1.2.5. SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO .............................................................................................................. 94

4.1.3. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS ........................................................................ 94

4.1.3.1. NECESSIDADES NOMINAIS ANUAIS DE ENERGIA ÚTIL DE AQUECIMENTO, NI .............................................. 94

4.1.3.2. NECESSIDADES NOMINAIS ANUAIS DE ENERGIA ÚTIL DE ARREFECIMENTO, NV .......................................... 94

4.1.3.3. LIMITAÇÃO DAS NECESSIDADES DE ENERGIA PARA PREPARAÇÃO DAS AQS, NA ...................................... 95

4.1.3.4. LIMITAÇÃO DAS NECESSIDADES NOMINAIS GLOBAIS DE ENERGIA PRIMÁRIA, NT ........................................ 95

4.1.4. QUANTIFICAÇÃO DOS PARÂMETROS TÉRMICOS ............................................................................ 95

4.1.4.1. COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA, U ..................................................................................... 95

4.1.4.2. COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA LINEAR, Ψ ........................................................................... 98

4.1.4.3. INÉRCIA TÉRMICA, IT ........................................................................................................................ 99

4.1.5. RESULTADOS .......................................................................................................................... 100

4.1.5.1. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS .............................................................................. 100

4.1.5.2. VERIFICAÇÃO DO RCCTE .............................................................................................................. 101

4.1.5.3. INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS ................................................................................................... 103

4.2. CASO 2 – ANÁLISE TÉRMICA DA MORADIA NA COVILHÃ E OVAR COM MELHORIA

DE CARACTERÍSTICAS DA ENVOLVENTE. .................................................................... 105

4.2.1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 105

4.2.2. PRESSUPOSTOS DE CÁLCULO .................................................................................................. 105

4.2.3. RESULTADOS .......................................................................................................................... 107

4.2.3.1. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS .............................................................................. 107

4.2.3.2. VERIFICAÇÃO DO RCCTE .............................................................................................................. 108

4.2.3.3. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS ................................................................................................. 109

4.3. CASO 3 – ANÁLISE TÉRMICA DO CASO DA MORADIA NA ZONA CLIMÁTICA DE

OVAR COM MELHORIA DE CARACTERÍSTICAS DOS ENVIDRAÇADOS EXTERIORES.

110

4.3.1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 110

4.3.2. PRESSUPOSTOS DE CÁLCULO .................................................................................................. 110

4.3.3. RESULTADOS .......................................................................................................................... 110

4.3.3.1. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS .............................................................................. 110

4.3.3.2. VERIFICAÇÃO DO RCCTE .............................................................................................................. 111

4.3.3.3. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS ................................................................................................. 111

viii

4.4. CASO 4 – ANÁLISE TÉRMICA DO CASO DA MORADIA NA ZONA CLIMÁTICA DE

OVAR COM MELHORIA DE CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS DE AQUECIMENTO E

PREPARAÇÃO DE AQS. ................................................................................................... 112

4.4.1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 112

4.4.2. PRESSUPOSTOS DE CÁLCULO .................................................................................................. 112

4.4.3. RESULTADOS .......................................................................................................................... 113

4.4.3.1. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS .............................................................................. 113

4.4.3.2. VERIFICAÇÃO DO RCCTE .............................................................................................................. 113

4.4.3.3. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS ................................................................................................. 113

5. CONCLUSÕES ................................................................................................... 115

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 118

7. ANEXOS ............................................................................................................. 120

ix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Pilares do desenvolvimento sustentável ..................................................... 2

Figura 2 - Modelo Pressão-Estado-Resposta [3] ......................................................... 3

Figura 3 - Aspectos competitivos na construção tradicional ........................................ 4

Figura 4 - Construção eco-eficiente ............................................................................ 4

Figura 5 - Construção sustentável ............................................................................... 5

Figura 6 - Ciclo de vida de um edifício ........................................................................ 7

Figura 7 - Três fontes de energia renovável: solar, eólica e biomassa ....................... 8

Figura 8 - Consumos energéticos por atividade [7] ................................................... 10

Figura 9 - Consumo energético de edifícios residenciais [7] ..................................... 11

Figura 10 - Modelo de certificação energética para edifícios .................................... 17

Figura 11 - Percursos do Sol ao longo do ano .......................................................... 23

Figura 12 - Isolamento térmico em cobertura horizontal ........................................... 28

Figura 13 - Isolamento térmico em cobertura inclinada ............................................. 28

Figura 14 - Mapas climáticos de Portugal ................................................................. 34

Figura 15 - Sistema de ganho direto [11] .................................................................. 35

Figura 16 - Sistema de ganho indireto - Parede de Trombe [11]............................... 36

Figura 17 - Sistema de ganho isolado [11] ................................................................ 37

Figura 18 - Exemplos de um radiador e de um toalheiro ........................................... 39

Figura 19 - Sistemas de ar condicionado .................................................................. 40

Figura 20 - Esquentador a gás .................................................................................. 41

Figura 21 - Termoacumulador elétrico ...................................................................... 42

Figura 22 - Esquema de um coletor plano [16] .......................................................... 43

Figura 23 - Esquema de um coletor concentrador [16] ............................................. 44

Figura 24 - Esquema de um coletor de tubo de vácuo [16] ....................................... 44

Figura 25 - Representação de um sistema tipo termossifão ..................................... 45

Figura 26 - Representação de um sistema de circulação forçada ............................. 45

Figura 27 - Inclinação ideal dos painéis consoante as estações do ano [17] ............ 46

Figura 28 - Radiação solar horizontal diária em Portugal [9] ..................................... 46

Figura 29 - Elementos de construção em contacto com o solo ................................. 58

Figura 30 - Ponte térmica linear numa ligação entre duas paredes verticais ............ 59

x

Figura 31 - Zonas climáticas consideradas ............................................................... 88

Figura 32 – Alçados da moradia em estudo .............................................................. 90

Figura 33 – Quantificação e comparação de Nic, Nvc e Nac ..................................... 103

Figura 34 – Quantificação e comparação de Ntc. Valores de Ntc/Nt ......................... 103

Figura 35 - Classes energéticas .............................................................................. 104

Figura 36 - Classificação da eficiência energética – Ovar (Caso 1) ........................ 104

Figura 37 - Quantificação e comparação de Nic, Nvc e Nac ...................................... 109

Figura 38 - Quantificação e comparação de Ntc. Valores de Ntc/Nt ......................... 109

Figura 39 - Classificação da eficiência energética – Ovar (Caso 4) ........................ 114

xi

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Exigências do RCCTE .............................................................................. 87

Tabela 2 - Intensidade da radiação solar .................................................................. 92

Tabela 3 - Dados de ocupação ................................................................................. 93

Tabela 4 - Energias e Equipamentos para Climatização ........................................... 94

Tabela 5 - Cálculo do coeficiente de transmissão térmica para a Parede exterior .... 96

Tabela 6 - Cálculo da inércia térmica, It .................................................................. 100

Tabela 7 - Quantificação dos requisitos energéticos ............................................... 101

Tabela 8 - Verificação do RCCTE – Covilhã ........................................................... 101

Tabela 9 - Verificação do RCCTE – Ovar ............................................................... 102

Tabela 10 - Verificação do RCCTE – Évora ............................................................ 102

Tabela 11 - Espessuras de isolamentos (Casos 1 e 2) ........................................... 105

Tabela 12 - Cálculo do coeficiente de transmissão térmica para a Parede exterior 106

Tabela 13 - Coeficientes de transmissão térmica (casos 1 e 2) .............................. 107

Tabela 14 - Quantificação dos requisitos energéticos ............................................. 107

Tabela 15 - Verificação do RCCTE – Covilhã ......................................................... 108

Tabela 16 - Verificação do RCCTE – Ovar ............................................................. 108

Tabela 17 - Quantificação dos requisitos energéticos ............................................. 110

Tabela 18 - Verificação do RCCTE – Ovar ............................................................. 111

Tabela 19 - Quantificação dos requisitos energéticos ............................................. 113

Tabela 20 - Verificação do RCCTE – Ovar ............................................................. 113

Introdução

1

1. INTRODUÇÃO

1.1. A CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL

1.1.1. O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

O tema do desenvolvimento sustentável começou a aparecer na segunda metade do

século XX como resultado da percepção, por parte do Homem, da progressiva

degradação que o desenvolvimento estava provocando no Meio Ambiente.

A definição do conceito “desenvolvimento sustentável” já teve algumas mudanças ao

longo do tempo e é Brundtland que o define da forma que é mais utilizada nos dias

de hoje: “Por desenvolvimento sustentável entende-se o desenvolvimento que

satisfaz as necessidades atuais sem comprometer a capacidade das gerações

futuras para satisfazerem as suas próprias necessidades.” [1]

Na senda de continuar a explorar melhor o tema em questão, realizou-se, no Rio de

Janeiro a Conferência das Nações Unidas sobre o Ambiente e o Desenvolvimento

(segunda "Cimeira da Terra"), onde nasce a Agenda 21, e são aprovadas a

Convenção sobre Alterações Climáticas, Convenção sobre Diversidade Biológica

(Declaração do Rio), bem como a Declaração de Princípios sobre Florestas. A

Agenda 21 continha recomendações e referências sobre como alcançar um

desenvolvimento sustentável e que deveriam ser implantadas até ao inicio do século

21. Ao mesmo tempo que criticava o modelo de desenvolvimento vigente na altura,

avançava com uma nova sociedade, justa, ecologicamente responsável e que fosse

ao mesmo tempo produtora e produto do desenvolvimento sustentável. [2]

De maneira a alcançar os objetivos estabelecidos na referida cimeira, Portugal, entre

outros países, definiu um conjunto de metas que visam promover a sustentabilidade.

Estas estratégias abrangem diversas áreas, entre as quais:

• Garantir o desenvolvimento equilibrado do território;

• Melhorar a qualidade do ambiente;

• Promover a produção e consumo sustentáveis;

• Contribuir para uma sociedade solidária e do conhecimento.

Introdução

2

O desenvolvimento sustentável apresenta três dimensões: econômica, social e

ambiental. As metas atrás referidas assentam exatamente nesses três pilares, como

se pode obsevar na figura seguinte. [3]

Figura 1 - Pilares do desenvolvimento sustentável

À medida que o conceito de desenvolvimento sustentável começou a ser mais

interiorizado pelas instituições, houve a necessidade de avaliar o desempenho das

economias com base nesse novo conceito. Assim se tornou fundamental o

estabelecimento de indicadores que pudessem dar a medida do desempenho de

um país em matéria de sustentabilidade. Uma vez estabelecidas as metas, se

poderia então, em qualquer altura, avaliar a distância que separa o país/ região do

fim em vista. Entre todos os indicadores, destacam-se os seguintes:

• Indicadores econômicos

• Indicadores sociais

• Indicadores ambientais

Introdução

3

O modelo Pressão-Estado-Resposta desenvolvido pela OECD (Organização para a

Cooperação e o Desenvolvimento Econômico) em 1998, para o estudo de

indicadores ambientais globais vem sendo aceito e adotado internacionalmente.[3]

Baseia-se no conceito de causalidade: as atividades humanas exercem pressão

sobre o ambiente alterando a qualidade e a quantidade de recursos naturais, ou

seja, alterando o seu estado. A sociedade responde a essas mudanças mediante

políticas ambientais, econômicas ou setoriais, como já foi referido anteriormente.

Figura 2 - Modelo Pressão-Estado-Resposta [3]

1.1.2. A CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL

1.1.2.1. EVOLUÇÃO HISTÓRICA

O termo “construção sustentável” foi proposto pela primeira vez pelo professor

Kibbert (1994) para descrever as responsabilidades da indústria da construção no

que respeita ao conceito e aos objetivos da sustentabilidade. De acordo com

Kibbert, existe a necessidade de uma mudança para se atingirem os objetivos de

sustentabilidade e, assim, como prioridade se deverá referir a necessidade de se

analisarem as características da construção tradicional e as comparar com o novo

critério sustentável para os materiais de construção, os produtos e os processos de

construção.

Assim, a qualidade, tempo e custo, que eram os fatores tradicionalmente

considerados competitivos na indústria da construção, foram progressivamente

alterando devido a esta nova linha de pensamento.[4]

Introdução

4

Tradicionalmente, uma construção só era competitiva se tivesse o nível de qualidade

exigido pelo projeto, se utilizasse sistemas construtivos que otimizassem a

produtividade durante a fase de construção e que conduzisse à diminuição do

período de construção, permitindo maior velocidade na recuperação de investimento.

Tudo isto, sem alterar os custos da construção.

Figura 3 - Aspectos competitivos na construção tradicional

Entretanto, com a introdução das preocupações ambientais, o conceito de qualidade

na construção passou a abranger esses aspectos, dando origem à chamada

construção eco-eficiente, vulgarmente conhecida por construção “verde”. Este tipo

de construção se traduz em construir com impacte ambiental mínimo, e se possível,

conseguir o efeito oposto, ou seja, criar edifícios com conseqüências reparadoras do

meio ambiente.

Figura 4 - Construção eco-eficiente

Introdução

5

Por fim, se se associarem os princípios da eco-eficiência às condicionantes

econômicas, à equidade social e ao legado cultural (introduzindo um novo aspecto

ao nível do conceito “tempo”), se está na presença dos já referidos pilares da

construção sustentável. [4]

Figura 5 - Construção sustentável

Nesta ótica, se pode apresentar uma lista de prioridades construtivas que

contribuem para a sustentabilidade:

Água

• Permeabilidade do solo;

• Utilização de água pluvial;

• Limitação do uso de água tratada apenas para fins onde é necessária a água

potável;

• Introdução de equipamentos economizadores de água;

• Redução na geração de esgoto.

Energia

• Otimização do desempenho energético através do bom desempenho térmico da

edificação;

• Uso de aparelhos energeticamente eficientes;

• Aproveitamento da iluminação natural e uso de sistemas de iluminação

eficientes;

Introdução

6

• Uso de fontes renováveis de energia;

• Uso de materiais que colaboram para minimização dos efeitos de ilha de calor;

• Estratégias de ventilação natural.

Materiais

• Gestão de resíduos da construção;

• Reutilização de recursos;

• Reciclagem de recursos;

• Uso de materiais regionais;

• Uso de materiais de rápida renovação;

• Uso de madeira certificada;

• Uso de materiais de baixa emissão de gases.

1.1.2.2. MATERIAIS, PRODUTOS E RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO

A sustentabilidade na construção, de modo a ser corretamente implementada,

necessita que haja cumplicidade entre todas as fases da construção, desde a fase

do planejamento do território, onde existe a intervenção de políticos e urbanistas,

passando pela fase de projeto até à fase do uso por parte dos utilizadores, que têm

que ter consciência de modo a racionalizarem o seu uso.

A fase mais crítica, quando da construção de um edifício, em termos de gastos

energéticos é a fase da produção dos materiais na qual, consoante o número de

matérias-primas que se utilizam, se gastam elevadas energias de produção.

Durante a fase da obra, há consumos que dizem respeito à manutenção e transporte

dos equipamentos (eletricidade e combustível).

A fase de utilização é a que se traduz em maior gasto energético. Basta referir os

consumos de conforto e manutenção: climatização, ventilação, iluminação. Quando

da fase de projeto, estes aspectos têm que ser tidos em conta, de modo a que

possíveis erros dêem origem a gastos elevados na utilização final.

Introdução

7

As diversas fases descritas anteriormente se podem esquematizar no seguinte

gráfico.

Figura 6 - Ciclo de vida de um edifício

Introdução

8

1.2. ENERGIA

1.2.1. ENQUADRAMENTO E EVOLUÇÃO HISTÓRICA

Existem, essencialmente, dois grandes grupos de energia: as não renováveis e as

renováveis. As energias não renováveis, quando utilizadas, não podem ser repostas

pela ação humana ou pela natureza, a um prazo útil, enquanto que a energia

renovável é aquela que é obtida de fontes naturais capazes de se regenerar e,

portanto, virtualmente inesgotável, ao contrário dos recursos não-renováveis.

Figura 7 - Três fontes de energia renovável: solar, eólica e biomassa

O consumo de energia pela sociedade pode ser separado em duas escalas de

tempo bem distintas e nas quais o tipo de energia consumida se alterou

substancialmente.

Assim, antes da Revolução Industrial (há cerca de 200 anos), as energias eram

quase exclusivamente renováveis. Inicialmente, o Sol era a fonte primária de

energia, sendo utilizada na iluminação e aquecimento. Mais tarde, a navegação à

vela, a moagem de cereais, entre outras, eram efetuadas usando a energia eólica; a

confecção e aquecimento de edifícios eram alimentados pela biomassa (lenha) e a

energia hídrica era usada, sobretudo, na moagem de cereais.

Depois da Revolução Industrial, se começou a usar o carvão mineral com bastante

intensidade e, a partir do início do século XX, este foi substituído pelo petróleo e

suas energias secundárias. A sua sobreutilização começou causando um problema

para a Natureza, uma vez que estes combustíveis (fósseis) estiveram sendo

acumulados e formados na Terra ao longo de vários milhões de anos e sua

transmissão para a atmosfera leva à sua exaustão e causa outras conseqüências

Introdução

9

ambientais e climáticas. Em meados da década de 70, ocorreu uma crise

denominada Crise Petrolífera. Nessa altura a energia proveniente do petróleo

representava cerca de 50% da energia total produzida, sendo que o gás natural

contribuía com cerca de 20%, crescendo ligeiramente após a referida crise. Até

1982, o consumo de petróleo diminuiu significativamente, aumentando um pouco ate

1990, em que 38.6% da energia comercial a nível mundial era obtida através do

petróleo. Esta diminuição aconteceu porque os países mais desenvolvidos do

Mundo começaram a se preocupar com as conseqüências nocivas que aquela

exacerbada utilização iria ter no futuro. [5]

Assim, e como já foi referido anteriormente, a sociedade começou dando

importância a estas questões, originando inúmeras conferências ambientais por

parte dos líderes dos países, tais como a já falada Cimeira do Rio de Janeiro (1992)

e a Cimeira de Kioto (1997).

Em Kioto, onde participaram cerca de 125 entidades governamentais de todo o

Mundo, o principal objetivo foi a adoção de um protocolo legalmente vinculativo em

que 39 países industrializados se comprometeram a limitar, durante o período de

2008 até 2012, as suas emissões de gases com efeito de estufa na atmosfera.

Portugal estabeleceu como meta a atingir até 2012, reduzir as suas emissões em

27% em relação ao ano de 1990. Se o Protocolo de Kioto for implementado com

sucesso em todos os países, se estima que a temperatura global reduza entre

1,4ºC e 5,8°C até ao ano de 2100. Em Portugal, o objetivo não está muito perto de

ser alcançado, visto que em 2003 as emissões excederam em cerca de 9% o valor

acordado no Protocolo de Kioto. [1]

1.2.2. CONSUMO ENERGÉTICO EM PORTUGAL

A energia elétrica produzida em Portugal é, na sua maior parte, proveniente de

fontes de energia não renováveis, sendo produzida através de combustíveis fósseis

(carvão mineral, gasóleo e gás natural).

Portugal é um país dependente sob o ponto de vista energético (importa cerca de

88% da energia que consome), visto que não possui quaisquer reservas petrolíferas

ou de gás natural. Assim, para além dos problemas ambientais resultantes da

produção de energia através de combustíveis fosseis, existem também problemas

Introdução

10

econômicos, resultantes da tendência natural de crescimento do preço do barril de

petróleo. Por outro lado, estudos que têm em conta os consumos atuais das

energias não renováveis estimam que as reservas disponíveis de gás natural e de

petróleo só serão suficientes para cerca de 50 anos. Quanto às reservas de carvão,

se estima que estas serão suficientes para mais 1000 anos, mas este nunca poderia

ser utilizado como energia alternativa devido aos efeitos devastadores que

provocaria no meio ambiente. [6]

O setor dos edifícios, pela sua expressão, é aquele que, dentro da indústria da

construção, é responsável pela maior parte dos consumos energéticos.

Apesar de, na última década, ter havido uma diminuição na construção de novos

edifícios residenciais, se prevendo até um cenário de estagnação nos próximos

anos, os consumos energéticos, em Portugal, no setor dos edifícios apresentam uma

taxa de crescimento bastante significativa, representando cerca de 20% (fatias de

Serviços e Doméstico) da energia total consumida em Portugal, como se pode

verificar no gráfico que contém dados do Balanço Energético Nacional de 2000. [7]

Figura 8 - Consumos energéticos por atividade [7]

Apesar de Portugal se encontrar abaixo da média Européia no que respeita ao

consumo de energia no setor dos edifícios, o nível de qualidade e de conforto dos

edifícios tem aumentado, exponencialmente, na última década.

8,70%

9,10%

35,80%

37,60%

4,20% 0,70% 3,80%Serviços

Doméstico

Transportes

Outras Indústrias

Construção e Obras Públicas

Introdução

11

Esta diferença se deve ao fato de o clima em Portugal ser bastante mais ameno do

que a maioria dos países do resto da Europa, que têm necessidades de

aquecimento mais elevadas.

O consumo energético nos edifícios tem subido bastante devido ao crescimento do

padrão de vida dos portugueses e conseqüente aumento das exigências de conforto

individual e das famílias. Nos últimos anos, têm surgido novos equipamentos em

resultado do forte desenvolvimento tecnológico que se tem verificado, o que,

conjuntamente com as maiores exigências ao nível do condicionamento térmico

interior, tem levado ao crescimento do consumo energético.

Outra razão para o aumento do consumo de energia se deve à falta de manutenção

e substituição dos equipamentos obsoletos, ao uso indevido dos diversos

equipamentos e à falta de reabilitação dos edifícios, o que, por vezes, seria

amortizável em poucos anos de utilização.

O consumo de energia nos edifícios residenciais se distribui aproximadamente da

seguinte forma: 50% para as cozinhas e produção de águas quentes sanitárias

(AQS), 25% para o aquecimento e arrefecimento e os restantes 25% para a

iluminação e equipamentos (eletrodomésticos).

Obviamente, estes valores traduzem o consumo de uma amostra, admitindo

variações entre regiões ou mesmo entre setores populacionais.

Figura 9 - Consumo energético de edifícios residenciais [7]

Como se pode constatar, a água quente sanitária tem um peso significativo nos

consumos globais de energia, pelo que se torna de extrema importância a utilização

Iluminação e Electrodomésticos

AQS

Climatização

Introdução

12

de coletores solares, como está previsto no Regulamento das Características de

Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE), que mais adiante se apresenta.

Os consumos energéticos provocados pela iluminação e eletrodomésticos também

representam um valor significativo na fatura mensal de eletricidade, sendo que

poderá ser reduzido intervindo na otimização da iluminação natural. Em relação aos

eletrodomésticos, se torna fundamental aumentar a sua eficiência energética,

através do processo de etiquetagem, que facilita a escolha dos produtos por parte

do consumidor. [7]

Finalmente, há o consumo relacionado com a climatização do edifício. Este consumo

está diretamente relacionado com o conforto térmico do utilizador; geralmente, em

todas as regiões de Portugal, há necessidade de aquecimento, no Inverno, e de

arrefecimento, no Verão. Hoje em dia, existe uma grande oferta de equipamentos de

climatização com diversas tecnologias nas quais o consumo de energia é reduzido

pela utilização de energias endógenas, diminuindo a tarifa elétrica. Como foi referido

anteriormente, a evolução, ao longo dos últimos anos, do consumo de energia

despendida no conforto térmico, tem aumentado exponencialmente, aumento esse

causado pelas exigências cada vez maiores de conforto individual. Contudo, de

forma a evitar a quase exclusiva utilização destes sistemas mecânicos, se deve dar

prioridade à construção bioclimática que, como se verá à frente, tem como objetivo

atingir as condições de equilíbrio e conforto térmico através da alteração de algumas

características construtivas.

Resta salientar que, para se reduzirem as emissões de gases provocadores do

efeito estufa associados ao sector da construção, deverá haver uma especial

atenção, por parte de todos os agentes envolvidos, em diminuir os consumos

energéticos dos edifícios. É fundamental que os novos edifícios sejam menos

consumidores e que os existentes que possuam mau desempenho, sejam

melhorados.

1.2.3. INTRODUÇÃO À EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

A utilização racional de energia visa proporcionar o mesmo nível de qualidade de

vida com o recurso a tecnologias que reduzam os consumos, diminuindo assim as

emissões de poluentes associadas à conversão de energia.

Introdução

13

De maneira a responder às metas traçadas pela União Européia, Portugal, ao longo

do tempo, foi criando alguns programas com o intuito de “educar” a população em

relação a questões como a poupança de energia, contribuindo dessa forma para a

redução significativa das emissões de gases poluentes para a atmosfera,

provenientes da queima de combustíveis fósseis usados na produção de calor e

eletricidade.

Inicialmente, surgiu o Programa de Eficiência Energética e Energias Endógenas,

também denominado por Programa E4 (Resolução do Conselho de Ministros

154/2001), cujos objetivos principais eram a promoção da eficiência energética e

valorização das energias endógenas, a contribuição para a melhoria da

competitividade da economia portuguesa e para a modernização da sociedade,

salvaguardando a qualidade de vida das gerações vindouras e a redução das

emissões responsáveis pelas alterações climáticas. Este programa é de importância

capital quando se fala no cumprimento das estratégias assumidas no Protocolo de

Kioto. [8]

Relativamente à eficiência energética, o referido programa promove a utilização

racional de energia, abrangendo os diversos consumos existentes numa habitação.

Nestes consumos se inclui o aquecimento de águas quentes sanitárias, a

iluminação, a climatização e eletrodomésticos e outros equipamentos, assegurando

assim o conforto dos utilizadores do edifício. Por outro lado, quando refere às

energias endógenas, o programa pretende promover a utilização das energias

renováveis e das novas tecnologias energéticas tais como Energia Solar

Fotovoltaica, Energia de Biomassa, Energia Eólica e Energia Geotérmica.

Devido ao fato do Programa E4 abranger diversos setores do panorama nacional, se

criou um programa específico para o setor dos edifícios, designado por Programa

Nacional para a Eficiência Energética nos Edifícios (P3E). Este programa estabelece

um conjunto de medidas com o objetivo de melhorar a eficiência energética dos

edifícios em Portugal. Algumas das medidas mais importantes estabelecidas neste

programa são a revisão dos regulamentos térmicos dos edifícios, RCCTE e RSECE

e, a criação de um sistema de certificação energética.

Em 2006, Portugal, em conjunto com a União Européia, se comprometeu a atingir

algumas metas, entre as quais se destacam as seguintes:

Introdução

14

• Redução em 20% das emissões de gases poluentes para a atmosfera;

• Melhoria em 20% da eficiência energética dos edifícios;

• Aumento de 20% da utilização das energias renováveis.

Em 2007, surgiu o Decreto-Lei no 363/2007 de 02 de Novembro que estabelece o

regime de micro produção de eletricidade, possibilitando aos consumidores

domésticos a venda da energia produzida através da utilização de energias

renováveis, como é o caso dos painéis solares fotovoltaicos e da energia eólica.

Apesar do preço do KWh ser bastante elevado, este preço apenas é fixado para um

período de 5 anos, sendo que posteriormente poderá ser significativamente menor

(A EDP1, é obrigada a adquirir a energia ao produtor individual a um preço superior

ao que ela produz nas suas fontes tradicionais). Os custos de investimento para

instalação de equipamentos de energias renováveis ainda são demasiadamente

elevados, pelo que o tempo de amortização se torna longo consoante o tipo de

sistema pretendido.

1 A EDP é a principal empresa do sector energético existente em Portugal.

Introdução

15

1.3. NOVA LEGISLAÇÃO PARA OS EDIFÍCIOS

De modo a satisfazer as recentes necessidades da população, o consumo

energético dos edifícios sofreu um crescimento significativo. Durante muito tempo, a

legislação que regula o sector energético dos edifícios, se manteve inalterada.

Contudo, de modo a satisfazer os requisitos do protocolo de Kioto e para manter o

nível de conforto atingido, houve a necessidade de atualizar a legislação vigente.

Assim, a União Européia criou uma diretiva relativa ao desempenho energético dos

edifícios. Os objetivos desta diretiva passam por levar os Estados-membros a criar

mecanismos que permitam melhorar o desempenho energético dos edifícios através

da utilização de fontes de energia renovável e criação de um sistema de certificação

energética que permita a divulgação das características dos edifícios. [9]

De modo a cumprir a normativa estabelecida pela UE, Portugal criou um pacote

legislativo relativo às características e requisitos energéticos dos edifícios, dos quais

se destacam os seguintes:

• Decreto-lei no 78/2006, que define o Sistema Nacional de Certificação

Energética e da Qualidade do Ar Interior dos Edifícios (SCE); [12]

• Decreto-lei no 79/2006, que aprova o novo Regulamento dos Sistemas

Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE); [13]

• Decreto-lei no 80/2006, que aprova o novo Regulamento das

Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE). [14]

1.3.1. A CERTIFICAÇÃO DOS EDIFÍCIOS

O Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos

Edifícios (SCE) enquadra-se no âmbito da Diretiva n.º 2002/91/CE, do Parlamento

Europeu e do Conselho, de 16 de Dezembro de 2002, relativa ao desempenho

energético dos edifícios. Essa diretiva estabelece que os Estados-Membros da

União Européia devem implementar um sistema de certificação energética de forma

a informar o cidadão sobre a qualidade térmica dos edifícios, quando da construção,

da venda ou do arrendamento dos mesmos.

De acordo com a Diretiva, a certificação energética deve permitir aos futuros

utilizadores ntes obter informação sobre os consumos nominais de energia dos

Introdução

16

edifícios ou frações autônomas, passando o critério dos custos energéticos, durante

o funcionamento normal do edifício, a integrar o conjunto dos demais aspetos

importantes para a caracterização do edifício.

De modo a facilitar a escolha entre vários imóveis, os utentes têm acesso ao

Certificado Energético do Edifício, o qual inclui o cálculo dos consumos de energia

previstos e respectivos custos, descrevendo a situação efetiva do desempenho

energético. No que se refere aos edifícios de habitação, o decreto-lei se aplica a

edifícios novos, edifícios reabilitados e aluguel/venda de edifícios existentes. [9]

A certificação energética permite comparar a correta aplicação da regulamentação

térmica em vigor, bem como a obrigatoriedade de instalar sistemas de energias

renováveis e ainda assegurar a qualidade do ar interior. Esta regulamentação serve

também para informar o consumidor sobre potenciais medidas que melhorem o

desempenho energético do edifício e da sua viabilidade econômica.

A cada edifício é atribuída uma classe de eficiência energética, semelhante às

etiquetas energéticas dos eletrodomésticos, consoante o seu desempenho. A

etiqueta energética dos edifícios classifica o desempenho energético em termos das

necessidades de energia primária do mesmo. A etiqueta energética apresenta nove

classes de eficiência energética, sendo a classe A+ a mais eficiente e a classe G a

menos eficiente.

Todos os edifícios construídos desde Julho de 2006 têm que apresentar uma classe

energética igual ou superior a B-. A redução das necessidades energéticas entre

classes consecutivas compreendidas entre B- e A+ é de 25% (um edifício

classificado com etiqueta A terá necessidades energéticas inferiores em pelo menos

25% comparativamente com um edifício com a classificação B). Para as classes de

eficiência energética compreendidas entre C e G a diferença é de 50%, isto é, uma

fração autônoma com classificação D terá necessidades energéticas superiores em

50% a uma fração com etiqueta energética classe C.

Introdução

17

Figura 10 - Modelo de certificação energética para edifícios

1.3.2. REGULAMENTO DOS SISTEMAS ENERGÉTICOS DE CLIMATIZAÇÃO EM EDIFÍCIOS

(RSECE)

O RSECE veio definir um conjunto de requisitos aplicáveis a edifícios de serviços e

de habitação dotados sistemas de climatização, os quais, para além dos aspectos da

qualidade da envolvente e da limitação dos consumos energéticos, abrangem

também a eficiência e manutenção dos sistemas de climatização dos edifícios,

obrigando igualmente à realização de auditorias periódicas aos edifícios de serviços.

Neste regulamento, a qualidade do ar interior surge também com requisitos que

abrangem as taxas de renovação do ar interior nos espaços e a concentração

máxima dos principais poluentes nocivos à saúde.

O regulamento aqui abordado contempla duas fases distintas, que são o projeto e a

utilização do edifício. Na fase de projeto, o RSECE apresenta um conjunto de

objetivos a cumprir, dos quais se salientam os seguintes:

• Dimensionamento correto dos sistemas de climatização para garantir a

qualidade e segurança das instalações;

Introdução

18

• Estimativa dos consumos energéticos dos edifícios que permita obter uma

ordem de grandeza do consumo global em termos de conforto térmico;

• Escolha correta dos sistemas energéticos do edifício, avaliando a viabilidade

econômica da adoção de energias renováveis e de tecnologias disponíveis de

climatização já referidos (recuperação de calor, arrefecimento gratuito, gestão

centralizada), na ótica da sustentabilidade ambiental.

Na fase de utilização normal dos edifícios o regulamento impõe que o consumo do

edifício não ultrapasse determinados valores que sejam considerados excessivos,

sendo este limite de 80% das necessidades nominais de energia máxima, calculadas

com base no RCCTE para aquecimento e arrefecimento.

Para garantir o cumprimento da normativa se instituiu um sistema de auditorias

periódicas, sendo posteriormente emitido um certificado energético para

classificação do edifício em questão.

1.3.3. REGULAMENTO DAS CARACTERÍSTICAS DE COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS

EDIFÍCIOS (RCCTE)

Este regulamento foi inicialmente concebido para preencher duas lacunas que

existiam em Portugal: a melhoria de condições de conforto térmico no interior dos

edifícios e a ordenação e disciplinarização do dispêndio energético resultante desta

melhoria.

O RCCTE impõe que a envolvente dos edifícios tenha níveis mínimos de isolamento

térmico nas paredes, pavimentos e coberturas, bem como sombreamento no Verão,

de maneira a tentar assegurar que, tanto para a estação de aquecimento como de

arrefecimento, não seja necessário o recurso a climatização artificial para garantir o

conforto. Porém, caso este conforto não possa ser obtido passivamente, e sendo

necessário climatizar o edifício, que isto seja feito com o menor consumo de energia

possível.

Outra das obrigatoriedades deste regulamento é a instalação de painéis solares

destinados ao aquecimento das águas sanitárias (AQS), contribuindo para a redução

da dependência energética e, ao mesmo tempo, a diminuição da emissão de dióxido

de carbono na atmosfera.

Introdução

19

Para o cumprimento integral dos requisitos impostos pelo RCCTE, se torna

necessária a aplicação deste regulamento desde a fase de licenciamento.

Outros aspectos relevantes do regulamento são:

• Maior preocupação com a qualidade do ar interior e com os sistemas de

ventilação;

• Inclusão de vários tipos de obstruções no cálculo da radiação solar

incidente;

• Limitação dos valores de referência relativos ao consumo de águas quentes

sanitárias.

O presente regulamento se aplica a cada uma das frações autônomas dos novos

edifícios de habitação e aos edifícios reabilitados.

Como foi referido anteriormente, uma das exigências do novo RCCTE é a utilização

de sistemas solares para aquecimento de água sanitária, pelo que se torna

importante um adequado dimensionamento dos coletores, ou seja, que maximizem a

captação de radiação solar. Contudo, se a energia captada for equivalente à dos

coletores solares e se for viável, se poderá optar pelo recurso a outro tipo de sistema

de energia renovável.

Introdução

20

1.4. OBJETIVO

1.4.1. OBJETIVO GERAL

Este trabalho tem como objetivo geral, avaliar a eficiência energética de uma

moradia unifamiliar situada em três diferentes zonas climáticas em Portugal e

verificar o efeito de alterações a alguns parâmetros.

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Avaliar a influência do zoneamento climático no desempenho energético de

um edifício.

Avaliar a influência da alteração da envolvente opaca exterior no desempenho

energético de um edifício.

Avaliar a influência da alteração do tipo de envidraçados no desempenho

energético de um edifício.

Avaliar a influência da alteração dos sistemas de aquecimento e produção de

águas quentes sanitárias no desempenho energético de um edifício.

Obter a classificação energética A+.

Analisar a importância dos sistemas de aquecimento e preparação de águas

quentes sanitárias nas necessidades energéticas e classificação energética

de um edifício.

1.4.3. FLUXOGRAMA COM AS ETAPAS DO TRABALHO

•Análise térmica da edificação localizada em 3 diferentes zonas climáticas

Alteração da envolvente opaca

exterior

•Análise térmica de duas das situações anteriores

Alteração do tipo de envidraçados

•Análise térmica do caso da moradia na zona climática de Ovar

Alteração do sistema de aquecimento e

preparação de AQS

•Análise térmica do caso da moradia na zona climática de Ovar

hgfhfhg

Introdução

21

1.5. ESTRUTURA DO TRABALHO

O trabalho está estruturado em cinco capítulos:

No capítulo 1 foi apresentada uma introdução, na qual foi feita uma descrição e

discutida a evolução histórica da problemática em estudo. Constam também, nesse

capítulo, itens como objetivos do trabalho e descrição do objeto de estudo.

O capítulo 2 consta de uma descrição de todas as definições principais e assuntos

relativamente à temática da bioclimatologia e eficiência energética. Se demonstram,

também, as ferramentas empregadas no processo de análise realizado no estudo

No capítulo 3 se encontra uma descrição do Regulamento das Características do

Comportamento Térmico das Edificações.

No capítulo 4, se apresenta o caso de estudo efetuado, bem como todos os

resultados, explicando e justificando os valores obtidos.

Por fim, no capítulo 5, são apresentadas as conclusões.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

22

2. BIOCLIMATOLOGIA E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

2.1. CONCEITOS PRINCIPAIS

A construção bioclimática consiste em pensar e projetar um edifício tendo em conta

toda a envolvência do clima e características ambientais do local em que se insere.

Se pretende assim otimizar o conforto ambiental no interior do edifício (conforto

térmico, luminoso, acústico, etc.) utilizando apenas o design e os elementos

arquitetônicos disponíveis.

As variáveis climáticas que mais influenciam os edifícios, em termos de transferência

de calor, são a temperatura do ar exterior e a radiação solar. A temperatura do ar,

variável indutora das trocas de calor através da envolvente do edifício, determina o

estabelecimento de fluxos energéticos do interior para o exterior, fluxos estes que

ocorrem fundamentalmente no período de Inverno, se tratando neste caso de perdas

térmicas, enquanto que, no Verão, o sentido do fluxo tem tendência a se inverter e

se estará numa situação de ganhos térmicos. [10]

No primeiro caso se está perante as denominadas perdas térmicas, que no Inverno

constituem a razão principal para a diminuição da temperatura interior num edifício

que é um dos principais aspectos a acautelar no projeto. A redução das perdas

constitui, então, uma das medidas mais eficazes no sentido de melhorar as

condições de conforto no interior dos edifícios, e as medidas normalmente adotadas

resultam na utilização de soluções de isolamento térmico nos elementos opacos

(paredes, cobertura e pavimentos) e/ou a utilização de vidros duplos nos vãos

envidraçados.

Já a situação dos ganhos térmicos por troca de calor, em que o fluxo de

transferência de calor, tem o sentido exterior–interior, ocorre, preferencialmente, no

verão e é uma situação que contribui para aumentar a carga térmica do edifício e,

conseqüentemente, sua temperatura interna. É, portanto algo a evitar numa situação

de verão.

A outra variável de grande importância para os edifícios é a radiação solar. Esta

variável tem um papel determinante no conforto térmico em qualquer edifício, sendo

que no Inverno constitui uma fonte de calor muito importante, contribuindo para o

Bioclimatologia e Eficiência Energética

23

aumento da temperatura interior, constituindo no Verão uma fonte de calor a evitar,

precisamente para evitar o aumento da temperatura interior nos edifícios.

O Sol é, pois, uma fonte de calor que importa compreender na sua interação com os

edifícios, quer em termos energéticos (valores da radiação solar), bem como em

termos da sua posição, ao longo de todo o ano, para desta forma, melhor projetar o

edifício na perspectiva aqui utilizada, ou seja, em termos bioclimáticos.

2.1.1. GEOMETRIA SOLAR

É importante conhecer os diferentes percursos do sol ao longo do dia para as

diferentes estações do ano no sentido de:

• aproveitar da melhor forma os ganhos solares para o interior do edifício nos

casos em que o contributo da radiação se afigura necessário;

• restringir a sua entrada, nos casos em que o mesmo efeito se afigura

inconveniente.

O estudo da forma do edifício e das obstruções à incidência de radiação solar

designa-se habitualmente por “Geometria da Insolação ou Geometria Solar”.

Geralmente se incluem neste estudo os efeitos de brises e sombreamentos do

próprio edifício, bem como os efeitos sombreadores devidos aos edifícios vizinhos, a

árvores, vegetação e à forma urbana do espaço circundante (praças, ruas, avenidas,

etc.). [10]

Figura 11 - Percursos do Sol ao longo do ano

Bioclimatologia e Eficiência Energética

24

A figura anterior representa os percursos que o Sol tem durante um ano em

Portugal. No solstício de Inverno (21 de Dezembro) o Sol nasce relativamente

próximo da orientação Sudeste e se põe relativamente próximo da orientação

Sudoeste, variando o ângulo de azimute do Nascer e do Pôr-do-Sol com a latitude

do lugar. Neste dia, o ângulo de altura do Sol apresenta os valores mais baixos de

todo o ano. Nos Equinócios (21 de Março e 21 de Setembro) o Sol nasce

exatamente na orientação Este e põe-se exatamente na orientação Oeste.

No solstício de Verão (21 de Junho) o Sol nasce relativamente próximo da

orientação Nordeste e se põe relativamente próximo da orientação Noroeste,

variando o ângulo de azimute do Nascer e do Pôr-do-Sol com a latitude do lugar.

Neste dia, o ângulo de altura do Sol apresenta os valores mais altos de todo o ano.

2.1.2. ORIENTAÇÃO DE FACHADAS ENVIDRAÇADAS

A “localização” do Sol ao longo do ano tem uma grande importância, no que respeita

à definição da localização das fachadas envidraçadas num edifício, à sua dimensão

e ao tipo de vidro que se escolhe.

Falando sempre em relação a Portugal, verifica-se que em termos anuais, uma

fachada envidraçada orientada a Sul, receberá um maior nível de radiação solar do

que fachadas noutras orientações, sendo que no Verão é uma fachada mais

facilmente protegida dessa mesma radiação.

• No Inverno, sendo necessário aquecer os edifícios, a estratégia correta será

a de captar a radiação solar disponível. É a orientação a sul aquela que propicia

maiores ganhos solares. O percurso do Sol no Inverno é vantajoso para esta

orientação, uma vez que o seu percurso se efetua para azimutes muito próximos do

Sul geográfico.

• No Verão, torna-se necessário minimizar os ganhos solares, uma vez que,

no seu percurso de nordeste (onde nasce) até noroeste (onde se põe), o Sol “vê”

todas as orientações, sendo que é a horizontal (coberturas), que recebe maior nível

de radiação. Assim, se verifica que o percurso do Sol, sendo próximo do zênite,

apresenta um ângulo de incidência com a normal de valor mais elevado. Carrega

menos ganhos solares, facilmente atenuáveis se existir um brise sobre o vidro, no

caso de uma fachada orientada a sul.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

25

Numa fachada orientada a Leste, o dimensionamento dos vãos envidraçados

deverá ter em conta que:

• No Inverno, uma fachada com esta orientação recebe pouca radiação, uma

vez que o Sol nasce próximo da orientação Sudeste, incidindo na fachada durante

poucas horas do período da manhã e com um pequeno ângulo de incidência.

• No Verão, a radiação solar incide em abundância numa fachada com esta

orientação, durante longas horas da manhã, desde o nascer do Sol, que ocorre cedo

e próximo da orientação Nordeste, até ao meio-dia. Os ângulos de incidência são

próximos da perpendicular à fachada, o que maximiza a captação de energia solar,

que nesta estação é indesejável.

Na fachada orientada a Oeste, sendo simétrica em relação à fachada orientada a

Leste, os efeitos da ação Solar são semelhantes aos desta, diferindo apenas no

período do dia em que ocorrem. É no período da tarde que ocorrem as maiores

temperaturas do ar no exterior, se conjugando, assim, dois efeitos muito negativos:

• No Inverno, uma Fachada orientada a Oeste recebe pouca radiação durante

poucas horas do período da tarde. Os ângulos de incidência são elevados, o que

reduz o efeito da radiação.

• No Verão, a radiação solar incide em abundância numa fachada com esta

orientação, durante longas horas da tarde, desde o meio-dia, até ao pôr do Sol, que

ocorre tarde e próximo da orientação Noroeste. Esta é a fachada mais problemática

em termos de Verão. Estas fachadas são responsáveis por grandes cargas térmicas

nos edifícios, sendo necessário ter um maior cuidado com elas, quer em termos de

áreas, tipos de vidros e sombreamentos.

A fachada orientada a Norte é a menos problemática num edifício em termos de

radiação solar, visto que é a mais fria:

• No Inverno, não recebe nenhuma radiação direta, porém recebe radiação

difusa a partir da abóbada celeste;

• No Verão, recebe uma pequena fração de radiação direta do Sol no princípio

da manhã e fim da tarde.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

26

Resumindo, no Inverno interessa promover os ganhos de radiação, pelo que se

apresenta benéfica a abertura de vãos envidraçados no quadrante Sul.

No Verão interessa restringir esses mesmos ganhos, pelo que se apresenta

importante que os vãos sejam dotados de dispositivos sombreadores eficazes.

Principalmente nos vãos a Poente e Nascente.

Nos quadrantes Norte, Nascente e Poente, seria desejável que a abertura de vãos

se restrinja a menores dimensões, desde que isso seja aceitável em termos das

outras exigências também presentes no edifício. [10]

2.1.3. ENVOLVENTE DOS EDIFÍCIOS

A transmissão de calor por condução através da envolvente dos edifícios, quer

sejam as perdas de calor através dos elementos construtivos da envolvente no

Inverno, quer os ganhos indesejáveis de calor através dos mesmos elementos no

Verão, são fenômenos que muito influenciam o comportamento térmico dos edifícios.

2.1.3.1. ENVOLVENTE EXTERIOR

Do ponto de vista energético, o desempenho de um edifício depende em larga

extensão das características dos elementos que fazem a fronteira entre a casa e o

ambiente exterior, ou seja, da sua envolvente (fachadas, janelas, coberturas).

As características principais a ter em conta, no que diz respeito aos ganhos e perdas

de energia, são a inércia térmica dos materiais utilizados e o seu poder isolante

que limitam a transferência de calor entre o interior e o exterior de um edifício. Um

edifício mal isolado acarreta maiores custos com a climatização, pois consome mais

energia: no Inverno arrefece rapidamente podendo ocorrer condensações no seu

interior e no Verão aquece mais e num curto espaço de tempo. Por esta razão é

essencial diminuir as perdas e os ganhos de calor utilizando técnicas de isolamento

adequadas nos edifícios.

Assim, há algumas características que o edifício deve possuir de modo a

proporcionar um nível baixo de transmissão de calor:

Bioclimatologia e Eficiência Energética

27

• Todas as partes estruturais deverão estar posicionadas no interior da área

isolada;

• Se deve evitar o aparecimento de pontes térmicas, ou seja, áreas em que o

calor é dissipado em maior quantidade do que no resto do edifício (zonas de junção

entre materiais diferentes, possíveis descontinuidades na colocação do isolamento,

como pode acontecer nos pilares, nas vigas ou no recorte das janelas);

• Ter cuidado com a instalação de janelas e portas, de maneira a que sejam

de evitar as entradas e saídas de calor;

• Os elementos estruturais das sacadas e terraços não devem estar em

contacto com o exterior.

Um isolamento da envolvente do edifício adequado proporciona poupanças ao nível

dos custos de aquecimento e arrefecimento.

O sistema de isolamento das paredes exteriores é o mais eficaz e consiste na

aplicação de placas de material isolante ou aplicação contínua de uma espuma nas

paredes exteriores e em cobrir esses materiais com um revestimento, reforço ou

reboco adequado, que pode ser pintado ou revestido de outros materiais, se obtendo

assim uma aparência tradicional. Esta forma de isolar as paredes exteriores

proporciona vantagens significativas em termos de capacidade de aquecimento do

edifício. Uma vez que o isolamento externo é ininterrupto, as pontes térmicas são

quase que totalmente eliminadas.

2.1.3.2. COBERTURAS

A cobertura de um edifício tem uma contribuição decisiva para o conforto e o abrigo

que o espaço interior deve proporcionar. Um dos fatores que concorrem para estas

funções da cobertura é o isolamento térmico.

A necessidade de isolar termicamente a cobertura de um edifício se torna

particularmente evidente ao se verificar que a cobertura, de todos os elementos da

envolvente, é aquele que se encontra mais exposto, tanto no Inverno (estação de

aquecimento), como especialmente no Verão (estação de arrefecimento).

Há dois tipos principais de coberturas: horizontal e inclinada.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

28

Cobertura Horizontal

A aplicação do isolante térmico pelo exterior deve ser realizada com a solução

cobertura invertida: o isolamento térmico, sob a forma de placas, é aplicado sobre a

impermeabilização da laje de betão, e protegido superiormente pela aplicação de

uma proteção pesada

Figura 12 - Isolamento térmico em cobertura horizontal

Cobertura Inclinada

Em coberturas inclinadas com desvão habitável, o isolamento exterior deve, sempre

que possível, ser colocado sob o telhado e sobre a impermeabilização da laje

(isolamento das vertentes).

Figura 13 - Isolamento térmico em cobertura inclinada

2.1.3.3. VIDROS E JANELAS

As superfícies envidraçadas desempenham um papel muito importante no domínio

da eficiência térmica do edifício. Se estima que até 25% das necessidades de

aquecimento sejam devidas a perdas de calor com origem nas janelas. Se, por um

lado, podem contribuir para a entrada de calor sem custos, por outro, podem ser

Bioclimatologia e Eficiência Energética

29

saídas através das quais o calor se dissipa, quando não são construídas e montadas

de uma forma apropriada.

A intervenção ao nível das janelas deve ser feita com o intuito de reduzir as

infiltrações de ar não controladas, aumentar a captação de ganhos solares no

Inverno, reforçar a proteção da radiação solar durante o Verão e melhorar as

condições de ventilação natural.

O isolamento térmico de uma janela depende da qualidade do vidro e do tipo de

caixilharia utilizado. As janelas que possuem vidros duplos têm maior capacidade

de isolamento do que os vidros simples, já que o espaço entre os dois vidros reduz

quase a metade as perdas de calor. Para prevenir a entrada de calor em excesso no

Verão, o vidro exterior pode ser reflector. Para tornar as janelas mais eficientes

reduzindo as perdas ou ganhos de calor, podem ser executadas intervenções

simples, de custo pouco significativo e sem que para isso seja necessário contratar

mão-de-obra especializada. Por exemplo, para reduzir a excessiva penetração de ar

podem ser aplicadas tiras vedantes nas juntas das janelas ou injetar borracha de

silicone nas fissuras.

2.1.4. VENTILAÇÃO NOS EDIFÍCIOS

Os edifícios estão sujeitos a trocas de massa de ar entre o interior e o exterior,

dependendo das diferenças de temperatura no caso de processos de ventilação

natural. Em outros edifícios a ventilação é forçada por equipamento mecânico, de

forma regulada e controlada. Uma terceira ação, a do vento, poderá influenciar

também de forma significativa o desempenho energético dos edifícios, contribuindo

também para a ventilação natural.

Qualquer destes processos induz no edifício a uma carga térmica (fria ou quente)

que importa ter em atenção no balanço térmico de qualquer edifício. No primeiro

caso, se está perante um processo de infiltrações que se efetuam através das

frinchas das portas e janelas e podem representar uma carga considerável de

arrefecimento no Inverno, que deverá ser contrariada através de uma boa vedação

dessas frinchas.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

30

A ação do vento deverá também ser tomada em consideração pelo projetista,

particularmente naquelas regiões em que o clima apresenta esta característica como

muito marcante. A utilização de vegetação para proteção de ventos dominantes que

provocam efeitos desconfortáveis nos edifícios, bem como a existência de sistemas

de captação do vento e de indução de correntes de circulação de ar para

arrefecimento, são estratégias que os projetistas deverão avaliar de maneira a

selecionarem as que forem mais corretas para o clima do local.

Acresce que estes processos são, na maioria dos casos, os únicos que permitem a

renovação do ar interior, necessária por questões de salubridade, e a necessidade

de se manter esse mesmo ar num estado higrométrico que possa evitar a ocorrência

de condensações interiores.

De salientar o importante papel da ventilação natural no Verão, como processo de

arrefecimento noturno ou quando tal se torna necessário no sentido de arrefecer o

ambiente interior. Mas também não é só no Verão que tal efeito é importante.

Nas estações intermédias, Outono e Inverno, a ventilação natural é o processo mais

eficiente no controle do sobre/subaquecimento dos edifícios.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

31

2.2. AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO

Na concepção de um edifício, a adoção de certas estratégias poderá influenciar

significativamente o desempenho desse edifício em termos do conforto térmico no

seu interior e, conseqüentemente, dos seus ocupantes.

Como o consumo energético depende das condições de conforto que os ocupantes

querem atingir, se o edifício estiver pouco adaptado ao clima será necessário maior

consumo de energia para atingir as condições de conforto térmico pretendido. As

estratégias que têm em atenção às condições climáticas do local e da sua interação

com o clima, proporcionando a adequação do edifício ao clima, se designam

geralmente por Estratégias Bioclimáticas. São no fundo regras gerais que se

destinam a orientar a concepção do edifício tirando partido das condições climáticas

de cada local.

Quando na concepção de um edifício são utilizadas as estratégias bioclimáticas

corretas, o edifício está mais próximo de atingir as condições de conforto térmico ou

de diminuir os respectivos consumos energéticos para atingir esses fins.

O projeto de um edifício solar passivo ou bioclimático deverá começar por uma

criteriosa escolha da implantação e da orientação do edifício, de forma a otimizar os

ganhos solares no mesmo. Importa, já nesta fase, saber se o clima é favorável a

esses ganhos solares nas diferentes estações do ano, e quais os cuidados a ter

quanto às proteções solares no período de Verão. O conhecimento da temperatura

exterior ao longo do ano, a sua amplitude térmica é de extrema importância em

virtude do papel que desempenha no estabelecimento de fluxos energéticos: perdas

e ganhos térmicos e do potencial em termos de ventilação natural.

De modo a se obterem os tipos de estratégias que devem ser utilizadas para cada

clima particular, utiliza-se a carta bioclimática de Baruch-Givoni.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

32

Figura 2.4. Carta bioclimática de Baruch-Givoni

Nesta carta, são registradas as ocorrências dos estados do ar (em termos de

temperatura e umidade) verificados no exterior. As diferentes localizações dessas

ocorrências na carta assumem geralmente a forma de uma mancha, sendo essa

localização indicadora do tipo de clima do local e conseqüentemente do tipo de

estratégias mais adequadas ao bom desempenho do edifício nesta matéria. [10]

Estratégias Bioclimáticas de Aquecimento:

• Restringir a perdas por condução – Zonas H na Carta Bioclimática,

correspondendo a climas de Inverno agressivo – aplicação de materiais isolantes

nos elementos construtivos (paredes, coberturas, pavimentos e envidraçados) são

exemplos deste tipo de estratégias;

• Restringir as perdas por infiltração e restringir o efeito da ação do vento no

exterior do edifício – Zonas H na Carta Bioclimática, correspondendo a climas de

Inverno agressivo – como exemplos de aplicação destas estratégias temos a

execução de caixilharias de janelas com uma vedação eficiente, proteção dos ventos

dominantes com vegetação e escolha de uma boa localização para o edifício;

Bioclimatologia e Eficiência Energética

33

• Promover os Ganhos Solares – Zonas H da Carta Bioclimática,

correspondendo a climas de Inverno agressivo – existem bons exemplos de

aplicações deste tipo de estratégias nos sistemas solares passivos para

aquecimento;

Estratégias Bioclimáticas de Arrefecimento:

• Promover ventilação natural – Zonas V, da Carta Bioclimática,

correspondendo a climas de tipo tropical e equatorial, ou temperado de influência

marítima;

• Restringir ganhos solares – Zonas V, EC, AC, M e W, da Carta Bioclimática,

correspondendo a todos os climas que necessitam de arrefecimento;

• Promover o arrefecimento por evaporação – Zonas EC e M da Carta

Bioclimática, correspondendo a climas temperados secos, e climas de regiões

desérticas áridas e muito secas;

• Promover o arrefecimento por radiação – Zonas M, da Carta Bioclimática,

correspondendo a todos os climas quentes de influência continental de elevadas

amplitudes térmicas – são exemplos desta estratégia toda a arquiteura do médio

Oriente e também no Sul da Europa particularmente em Portugal (Alentejo e

Algarve) e Espanha (Andaluzia);

• A zona N corresponde à zona (Neutra) de conforto para o ser humano onde

as condições de clima exterior estão próximas das condições de conforto.

• Nas zonas AC não é possível atingir estados de conforto térmico sem

recurso à utilização de meios mecânicos não passivos.

O mapa climático de Portugal Continental divide-se em 3 zonas para o Verão e 3

zonas para o Inverno.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

34

Figura 14 - Mapas climáticos de Portugal

Assim, resumidamente, os estudos efetuados mostram que no Inverno, havendo três

zonas climáticas definidas para Portugal Continental (I1, I2, I3) interessa em primeiro

lugar e como estratégia principal isolar a envolvente dos edifícios numa graduação

proporcional àquela divisão climática, sendo a zona I3 aquela que maior cuidado

necessita. Complementarmente, é necessário salvaguardar excessos de infiltrações

de ar frio exterior. Por outro lado, interessa, em qualquer das zonas climáticas,

promover os ganhos solares, sendo também a zona I3 a mais necessitada. A

obtenção destes ganhos é feita através de vãos envidraçados devidamente

orientados, sendo que a área de captação deverá ter em conta a especificidade de

cada edifício (orientação, tipo de vidro e clima local).

No Verão, as três zonas climáticas (V1, V2, V3) também apresentam características

comuns, ainda que com severidades distintas. Como regra a seguir em todas as

zonas, interessa restringir os ganhos solares mediante adoção de soluções eficazes

de sombreamento dos vãos envidraçados, e promover a ventilação natural durante

períodos em que a temperatura exterior seja favorável, dependendo de cada zona e

de cada tipo de edifício. Para evitar a necessidade de ar condicionado no Verão, não

basta evitar os ganhos solares. É também sempre necessário adotar soluções

construtivas de inércia elevada, para que possa haver estabilidade da temperatura

Bioclimatologia e Eficiência Energética

35

interior e, portanto, se minimizem situações de sobreaquecimento. A inércia é

também essencial para um correto aproveitamento dos ganhos solares no Inverno.

2.2.1. SISTEMAS PASSIVOS PARA AQUECIMENTO

Os sistemas solares passivos para aquecimento podem ser classificados segundo

três categorias distintas, consoante o tipo de captação e armazenamento da energia,

em:

• Ganho direto;

• Ganho indireto;

• Ganho isolado.

O ganho direto é o método mais simples de captação de energia de radiação solar

para aquecimento do interior do edifício. Denomina-se por ganho direto, por se tratar

de um mecanismo de absorção, armazenamento e libertação de energia que é feito

diretamente nos diversos compartimentos de uma habitação, isto é, a radiação

incidente num vão ou numa parede exterior é transmitida ao compartimento

correspondente. Devido ao efeito de estufa, a massa térmica que o elemento exterior

possui é aquecida através da radiação solar durante o período diurno, sendo

libertada para o interior do edifício durante o período noturno. Para que este sistema

seja o mais eficaz possível, se deve ter em atenção a dimensão e a orientação do

vão envidraçado, preferencialmente a Sul, de modo a que as perdas por condução

de calor não superem os ganhos, no Inverno. Outro aspecto importante a considerar

é o isolamento térmico eficiente dos elementos opacos e a proteção móvel dos

envidraçados, de modo a reduzir as perdas de calor

Figura 15 - Sistema de ganho direto [11]

Bioclimatologia e Eficiência Energética

36

Nos sistemas passivos de aquecimento por ganho indireto, a radiação solar que

incide na envolvente de um edifício provoca o aquecimento da massa de ar situada

entre a envolvente exterior e o interior do compartimento. A energia solar e

transformada em energia térmica sendo depois transferida para o interior do edifício

através de ventilação natural, permitindo ao utilizador regular o sistema de forma a

evitar sobreaquecimentos. O sistema mais usual de ganho indireto é a parede

acumuladora, conhecida por parede de Trombe, podendo existir outros mecanismos

como por exemplo as paredes e coberturas de água e o ganho indireto através do

pavimento. A figura representa a parede de Trombe funcionando como uma mini

estufa, constituída por um vidro exterior, uma caixa-de-ar e uma parede de grande

inércia. Esta parede interior apresenta um conjunto de orifícios possibilitando a

recirculação de ar, fazendo com que todo o edifício possa ser aquecido através

deste sistema.

Figura 16 - Sistema de ganho indireto - Parede de Trombe [11]

O objetivo deste sistema é a captação e acumulação de energia proveniente da

radiação solar. Esta radiação, ao incidir no vidro, faz com que o ar existente na

caixa-de-ar seja aquecido, provocando também o aquecimento da parede interior,

fazendo com que a energia acumulada por esta parede seja transferida para o

interior do edifício durante o período noturno. A inércia da parede interior se torna

importante para retardar a transmissão de energia, servindo de acumulador.

Por último, o ganho isolado que, como o próprio nome indica, capta a energia da

radiação solar através de um espaço ou elemento separado da zona habitável do

edifício. Normalmente se opta pela construção de uma estufa acoplada ao edifício

ou, no caso de se pretender captar energia apenas através de um elemento, se

utiliza um sistema de termossifão. Importa referir que, durante a concepção da

Bioclimatologia e Eficiência Energética

37

estufa e fundamental ter em atenção alguns aspectos de modo a torná-la o mais

eficiente possível, tais como, a orientação solar e o tipo de material utilizado. Assim,

o ideal será a estufa estar orientada a sul, empregando para a sua construção

material que possua um amplo espectro de transmissividade, possibilitando um

aumento da quantidade de energia transmitida e retida. Caso se pretenda instalar

um sistema de termossifão, normalmente a captação, absorção e o armazenamento

de energia, se faz através de um deposito de material granular colocado sob o

espaço que se quer aquecer, ao qual estão ligadas duas condutas para a carga e

descarga térmica da energia acumulada, pela circulação de ar quente e frio.

Figura 17 - Sistema de ganho isolado [11]

2.2.2. SISTEMAS PASSIVOS PARA ARREFECIMENTO

Os principais sistemas passivos de arrefecimento são a ventilação natural e o

arrefecimento pelo solo. No entanto também há o arrefecimento evaporativo e o

radiativo.

A ventilação natural é um processo em que existe entrada de ar frio e saída de ar

quente, provocado por diferenças de pressão entre o interior e o exterior, devido ao

diferencial de temperaturas. Para retirar o máximo das potencialidades deste

sistema é importante dimensionar corretamente as aberturas úteis para entrada e

saída de ar, de forma a satisfazer o caudal de renovação de ar exigível.

No caso de se tratar de um sistema de arrefecimento pelo solo, o ar é conduzido por

um sistema de condutas enterradas, entrando no edifício pelo piso inferior e,

conseqüentemente, expulsando o ar quente na parte superior através de aberturas

reguladas. O desempenho destes sistemas depende do tipo de condutas e da

profundidade a que são colocadas, bem como da temperatura do ar e do solo.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

38

O arrefecimento evaporativo se baseia na diminuição de temperatura associada à

mudança de fase da água do estado líquido ao estado de vapor. Quando o

decréscimo é acompanhado de um aumento do conteúdo do vapor de água, se trata

de um arrefecimento evaporativo direto. Neste caso, o ar exterior é arrefecido por

evaporação da água, antes de entrar no edifício.

No arrefecimento radiativo, a emissão de radiação por parte dos elementos da

envolvente exterior de um edifício poderá ser utilizada no arrefecimento do mesmo.

As perdas por radiação ocorrem durante os períodos diurnos e noturnos, tratando-se

pois de um processo contínuo. É, no entanto, durante o período noturno que os seus

efeitos se fazem mais sentir em virtude da ausência de radiação solar direta.

2.2.3. SISTEMAS ATIVOS PARA AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO

Existem vários sistemas que, hoje em dia, são utilizados no cotidiano das pessoas

para lhes fornecer conforto térmico. Esses instrumentos, além de serem aqueles

com maior impacte no ambiente de uma habitação, são, também, responsáveis por

grande parte da fatura elétrica da mesma e pelas emissões de gases poluentes na

atmosfera. Assim, é importante que a sua eficiência energética seja um item

fundamental.

Seguidamente, exemplificam-se alguns destes sistemas mais utilizados nos dias de

hoje.

2.2.3.1. SISTEMA DE AQUECIMENTO CENTRAL

O aquecimento central, é um sistema que permite um aumento da temperatura

ambiente sem retirar as principais qualidades do ar que respiramos, é silencioso e

permite que todo o espaço seja aquecido, não se restringindo a apenas uma divisão.

Este é um sistema cada vez mais comum nas habitações pois, para além de

aquecer os seus diversos ambientes durante o Inverno, também produz água quente

para uso doméstico.

Para que um sistema de aquecimento central funcione é necessário

uma caldeira ou recuperador de calor que aqueça a água.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

39

Esta água quente percorre toda a rede de tubagem até chegar aos diversos

elementos emissores de calor (radiadores e toalheiros) que compõem o sistema. [10]

A circulação de água quente nos radiadores permite então o aumento da

temperatura ambiente, de uma forma homogênea e natural.

O funcionamento de um sistema de aquecimento central pode ser controlado e

otimizado através dos indispensáveis sistemas de controle, programadores e

termostatos, para que o sistema de aquecimento central seja o mais eficiente

possível. Aos utilizadores garante-se todo o conforto, com o controlo dos gastos de

energia.

Figura 18 - Exemplos de um radiador e de um toalheiro

2.2.3.2. AR CONDICIONADO

Uma unidade de ar condicionado é um complexo sistema que controla a

temperatura, a umidade, a limpeza e o movimento do ar.

As unidades de ar condicionado permitem um controle preciso da temperatura.

Pode-se sempre criar o clima em que cada habitante se sente melhor, com a

temperatura certa.

Uma unidade de ar condicionado pode também funcionar como arrefecimento e

como aquecimento. Pode proporcionar uma temperatura constante o ano todo,

independentemente das condições atmosféricas exteriores. [10]

O consumo anual de um ar condicionado pode ser baixo, mediante as características

de utilização.

Portas abertas ou más regulações de temperatura não ajudam a um bom rendimento

do aparelho.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

40

Sem esquecer outras vantagens como a maior facilidade de instalação, operação e

manutenção, existem também outros fatores que não devem ser subestimados,

como o ruído produzido pelas unidades e a dificuldade de controlar a umidade de

forma adequada no Inverno.

Figura 19 - Sistemas de ar condicionado

Bioclimatologia e Eficiência Energética

41

2.3. PRODUÇÃO DE ÁGUA QUENTE PARA USO DOMÉSTICO

Na maioria dos casos, a produção de água quente para uso doméstico é efetuada

através de esquentadores a gás ou termoacumuladores elétricos. No entanto, como

já foi referido atrás, quando existe o recurso ao aquecimento central, este também é

capaz de produzir água quente.

O processo de aquecimento de água apresenta um grande impacto no consumo de

energia (duchas prolongadas, banhos de imersão, etc), logo, a utilização eficiente

dos seguintes sistemas é um fator muito importante.

2.3.1. ESQUENTADORES A GÁS E CALDEIRAS.

Os esquentadores a gás e as caldeiras são dispositivos que aquecem

imediatamente a água no momento em que é necessária. Estes aparelhos se podem

dividir em:

• Aparelhos de potência fixa, em que a temperatura da água baixa com o

aumento do fluxo. Assim, caso se abra uma torneira enquanto uma pessoa toma

ducha, a água deste ficará mais fria;

• Aparelhos de potência variável, que não apresentam o problema referido

anteriormente, porque os fluxos de gás e água estão relacionados entre si, de forma

a manter a temperatura tanto quanto possível constante. Estes aparelhos estão a

substituir os anteriores por oferecerem maior conforto aos utilizadores e, também,

maior economia.

Figura 20 - Esquentador a gás

Como já foi referido, as caldeiras de aquecimento central também podem produzir

águas quentes sanitárias. No caso das caldeiras murais, o funcionamento é muito

semelhante ao de um esquentador, mas a sua eficiência de produção de águas

quentes é um pouco inferior.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

42

Convém referir que, no caso dos aparelhos a gás a opção pelo gás natural é a mais

vantajosa, tanto do ponto de vista econômico como ambiental.

2.3.2. TERMOACUMULADORES ELÉTRICOS

O aquecimento da água com termoacumuladores não é imediato encontrando-se

dependente da potência da resistência elétrica e da capacidade do aparelho. Assim,

é sempre necessário aguardar algum tempo até que a água aqueça e possa ser

utilizada.

Figura 21 - Termoacumulador elétrico

Os termoacumuladores elétricos são especialmente indicados para zonas onde a

entrada da água não é demasiado fria, onde a disponibilidade de energia seja uma

condicionante, ou onde os períodos de utilização sejam descontínuos, como por

exemplo em apartamentos de férias. Ainda assim, em todos os casos, o aparelho

deve ser instalado de preferência em um local quente e estrategicamente colocado

entre a cozinha o banheiro, para minimizar o comprimento da canalização

necessária e conseqüentemente diminuir as perdas de calor, nunca devendo ser

instalado em cave não aquecida. [10]

2.3.3. PAINÉIS SOLARES

Os painéis solares térmicos transformam a radiação solar diretamente em energia

térmica para o aquecimento de águas. Um sistema solar térmico pode reduzir até um

terço a fatura energética de cada habitação. Estes equipamentos captam a radiação

solar através de coletores, que a transformam em calor e a transmitem à água que é

utilizada na edificação. [15]

Bioclimatologia e Eficiência Energética

43

Existem vários tipos de coletores solares, sendo os mais usuais nos edifícios:

• Coletor Plano: se trata do coletor mais comum que é usado principalmente

para AQS (Água Quente Sanitária), atingindo uma temperatura máxima de cerca de

60oC. Estes sistemas são constituídos, basicamente, por uma cobertura

transparente, uma placa absorvente e uma caixa isolada. E através da placa

absorvente que se dá a transformação da energia solar em energia térmica,

passando essa energia para um fluido térmico que circula numa rede de canais e

que por sua vez aquecem a água contida no depósito de armazenamento.

Figura 22 - Esquema de um coletor plano [16]

• Coletores Concentradores: estes sistemas apenas captam a radiação direta,

ao contrário do sistema descrito anteriormente que capta também a radiação difusa.

Contudo, estes coletores conseguem tirar um máximo proveito da energia do Sol,

fazendo com que o fluido térmico atinja temperaturas elevadas, podendo ser

utilizados tanto para o aquecimento de águas quentes sanitárias como para o

aquecimento de piscinas. Porém, estes sistemas são mais adequados para climas

secos, atendendo a que apresentam um rendimento relativamente baixo em zonas

onde o tempo seja predominantemente nublado.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

44

Figura 23 - Esquema de um coletor concentrador [16]

• Coletores de Tubos de Vácuo: consistem em tubos de vidro transparente

sendo colocados no seu interior tubos metálicos, normalmente de cobre, que

constituem o absorvedor onde circula o fluido térmico que transporta a energia para

o tanque de armazenamento. O fato dos tubos de vidro estarem em vácuo contribui

para a redução significativa das perdas térmicas para o exterior, possibilitando desta

forma um maior ganho de energia captada, o que permite que a água atinja

temperaturas na ordem dos 100oC.

Figura 24 - Esquema de um coletor de tubo de vácuo [16]

Quanto ao modo de funcionamento dos coletores, existem dois tipos de sistemas:

• Sistemas de circulação natural (termossifão) - A radiação solar, ao atingir o

painel solar, aquece o líquido térmico (normalmente, constituído por água e

anticongelante), que sendo menos denso que o restante, sobe até ao tanque de

armazenamento e aquece a água contida neste. Ora esse fenômeno provoca o

arrefecimento do líquido térmico que volta ao início do ciclo através das forças de

Bioclimatologia e Eficiência Energética

45

convecção, designado por circulação natural ou termossifão. E possível acoplar ao

tanque de armazenamento da água um termostato para suprir as necessidades,

caso o sistema não tenha capacidade para aquecer a quantidade de água desejada.

Figura 25 - Representação de um sistema tipo termossifão

• Sistemas de circulação forçada: Quando não é possível o recurso ao

sistema anteriormente descrito, se utiliza um sistema de circulação forçada através

da instalação de uma bomba de água, ou seja, fazendo com que o líquido térmico

percorra o circuito e aqueça a água que se encontra no depósito. Dependendo do

sistema instalado, a bomba entra em funcionamento quando se verifica um

diferencial de temperatura, cerca 4 ou 5oC, entre as sondas colocadas no depósito e

no coletor. Quando as condições de clima não permitem o aquecimento da água

através dos painéis solares pode ser aplicada uma resistência elétrica no depósito.

Figura 26 - Representação de um sistema de circulação forçada

Durante a fase de seleção de um sistema de aproveitamento solar, é importante ter

em atenção os seguintes aspetos: a climatologia local, a orientação e a inclinação

dos coletores solares. Só assim será possível retirar o máximo proveito do sistema e

tornar a instalação economicamente viável.

Bioclimatologia e Eficiência Energética

46

Verificando as imagens abaixo (caso de Portugal) se constata que no Inverno a

radiação solar incide com pouca inclinação, sendo desejável que o painel seja mais

inclinado para permitir que a radiação incida o mais perpendicular possível. No verão

ocorre a situação inversa, ou seja, como o Sol se apresenta mais alto o coletor

deverá ser menos inclinado. Em termos de orientação solar, esta deverá ser

preferencialmente a Sul. A figura seguinte ilustra a inclinação ideal consoante as

estações do ano.

Figura 27 - Inclinação ideal dos painéis consoante as estações do ano [17]

Portugal é um dos países da Europa com maior disponibilidade de radiação solar.

Uma forma de dar idéia desse fato é em termos do número médio anual de horas de

Sol, que varia entre 2.200 e 3.000 para Portugal e, por exemplo, para Alemanha

varia entre 1.200 e 1.700 h. A radiação solar horizontal diária em Portugal se

apresenta na seguinte figura. [9]

Figura 28 - Radiação solar horizontal diária em Portugal [9]

Bioclimatologia e Eficiência Energética

47

Como se poderá verificar de seguida, a utilização de painéis solares em Portugal

passou a ser regulamentar e obrigatória em 2006, sempre que a edificação possuir

boa exposição solar.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

48

3. REGULAMENTO DAS CARACTERÍSTICAS DE COMPORTAMENTO

TÉRMICO DOS EDIFÍCIOS

3.1. ESTRUTURA DO REGULAMENTO DAS CARACTERÍSTICAS DE

COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS EDIFÍCIOS (RCCTE)

Este Regulamento é composto por 20 Artigos e 9 Anexos. Assim, os artigos definem

toda a organização do regulamento remetendo para anexo todas as definições,

dados climáticos e metodologias de cálculo.

Resumidamente os artigos que constituem este regulamento são:

1º Artigo - aqui são expostos quais os objetivos que este regulamento pretende

atingir com a sua implementação (estes já foram referidos anteriormente);

2º Artigo - neste ponto é introduzido o âmbito de aplicação do regulamento e

exceções prevista. Também é definido o significado de fração autônoma e grandes

remodelações.

3º Artigo - este ponto refere que todas as definições e referências necessárias para

a aplicação deste regulamento se encontram no Anexo II;

4º Artigo - aqui são introduzidos os índices utilizados na quantificação energética do

edifício – Nic; Nvc; Nac; Ntc, assim como os parâmetros complementares a quantificar

– U (coeficiente de transmissão térmica); inércia do edifício; Fator solar dos

envidraçados e taxa de renovação horária;

5º Artigo - este ponto refere que cada fração autônoma não pode ultrapassar o valor

máximo admissível das necessidades nominais anuais de energia útil para

aquecimento, Ni, valor este que é fixado no artigo 17.º.

6º Artigo - este artigo é semelhante ao anterior mas relativamente ao valor das

necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento, Nv;

7º Artigo - este artigo é semelhante ao anterior, mas relativamente ao valor das

necessidades nominais anuais de energia útil para produção de águas quentes

sanitárias, Na; além de definir a obrigatoriedade de implementação de um sistema de

coletores solares térmicos para águas quentes sanitárias, sempre que haja uma

exposição solar adequada;

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

49

8º Artigo - este ponto refere que as necessidades nominais globais de energia

primária dos edifícios, Ntc, não podem ultrapassar um valor máximo de energia

primária, Nt, o qual é fixado no artigo 17º, definido como a soma dos valores

máximos determinados nos artigos 5º, 6º e 7º, convertidos para energia primária a

partir de Fatores de Ponderação, Fpui, Fpuv, Fpua;

9º Artigo - aqui é referido que os valores máximos de Ni e Nv têm de ser obtidos sem

ultrapassar os requisitos mínimos em relação ao coeficiente de transmissão térmica

e fator solar, definido no artigo 18º;

10º Artigo - neste ponto refere-se que os edifícios isentos de satisfação dos artigos

5º, 6º e 8º, têm de cumprir os valores máximos de coeficiente de transmissão

térmica, área e fator solar dos vãos envidraçados, inércia térmica e proteção solar

das coberturas, caso contrário é anulada a isenção referida;

11º Artigo - aqui é referido que os métodos de cálculo a utilizar na obtenção dos

valores das necessidades nominais de aquecimento, arrefecimento, águas quentes

sanitárias e os parâmetros referidos nos artigos 9º e 10º, são descritos nos anexos

IV, V, VI e VII;

12º Artigo - este ponto define as obrigações das entidades com competência para o

licenciamento dos edifícios, nos termos da certificação energética e qualidade do ar

interior;

13º Artigo - este artigo define a informação mínima necessária que deve conter

qualquer pedido de licenciamento, para demonstração do cumprimento deste

regulamento;

14º Artigo - aqui se define quem possui a responsabilidade pela demonstração da

conformidade do projeto e da execução da construção com as exigências deste

regulamento;

15º Artigo - neste artigo são regulamentadas as violações ao projeto passíveis de

serem consideradas contra-ordenações puníveis com coima, assim como o valor das

coimas a aplicar;

16º Artigo - este ponto indica as condições interiores de referência das habitações:

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

50

• condições de conforto para estação de aquecimento – 20ºC e para a

estação de arrefecimento – 25ºC e 50% de umidade relativa

• taxa mínima de renovação do ar – 0.6 RPH

• consumo de referência para água quente sanitária – 40 lts de água quente a

60ºC por dia e por pessoa;

17º Artigo - aqui são definidos os valores máximos das necessidades de energia útil

para aquecimento, arrefecimento e águas quentes sanitárias.

18º Artigo - neste ponto é referido que o valor dos requisitos de qualidade térmica

previamente mencionados está definido no anexo IX do RCCTE. Também se refere

que, para espaços não-úteis, se o valor de π (definido no anexo IV do RCCTE) for

superior a 0.7, o elemento de separação entre o espaço útil e o não-útil têm os

mesmos requisitos que um elemento da envolvente exterior;

19º Artigo - aqui são definidos alguns valores limite referidos previamente no

regulamento, tal como a área útil de pavimento máxima que isenta uma habitação

unifamiliar da demonstração do cumprimento do valor de Na;

20º Artigo - o último artigo apresenta os fatores de conversão entre energia útil e

primária (Fpu), assim como o rendimento de alguns equipamentos (η);

Seguidamente, vai-se explicar, de forma resumida, o conteúdo de cada um dos 9

anexos que constituem o RCCTE. De modo a facilitar a compreensão do

Regulamento, todas as referências a Quadros e Tabelas serão efetuadas utilizando

a mesma nomenclatura citada no RCCTE.

Anexo I

Neste ponto são definidos os espaços que podem ser considerados como não-úteis,

os quais não são incluídos no cálculo de Nic, Nvc e Ntc.

“Área útil de pavimento”, é a soma das áreas, medidas em planta pelo perímetro

interior das paredes, de todos os compartimentos de uma fração autônoma de um

edifício, incluindo vestíbulos, circulações internas, instalações sanitárias, arrumos

interiores e outros compartimentos de função similar e armários nas paredes.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

51

Assim, espaço não-útil é o conjunto dos locais fechados, fortemente ventilados ou

não, que não se encontram englobados na definição de área útil de pavimento, e

que não se destinam à ocupação humana em termos permanentes e, portanto, em

regra, não são climatizados. Incluem-se aqui armazéns, garagens, sótãos e caves

não habitados, circulações comuns a outras frações autônomas do mesmo edifício,

etc. Consideram-se ainda como espaços não-úteis as lojas não climatizadas com

porta aberta ao público.

Os espaços não-úteis não podem ser incluídos no cálculo dos valores de Nic, Nvc e

Ntc:

Anexo II - aqui são apresentadas todas as definições consideradas significativas e

com importância para uma melhor compreensão do regulamento.

Anexo III - este ponto apresenta o zoneamento climático por concelhos2 e zonas

climáticas e os dados climáticos de referência, com correções consoante a altitude

do local. Também é apresentada a energia solar média incidente numa superfície

vertical durante a estação de aquecimento e os valores médios da temperatura

exterior e a intensidade da radiação solar durante a estação de arrefecimento.

Como já foi referido no Capítulo anterior, Portugal é dividido em três zonas climáticas

de Inverno, I1, I2 e I3 e em três zonas climáticas de Verão V1, V2 e V3.

As zonas de Verão estão divididas em Região Norte e Região Sul. A Região Sul

abrange toda a área a sul do rio Tejo e ainda os seguintes concelhos dos distritos de

Lisboa e Santarém: Lisboa, Oeiras, Cascais, Amadora, Loures, Odivelas, Vila Franca

de Xira, Azambuja, Cartaxo e Santarém.

No quadro III.1 indica-se o zoneamento climático discriminado por concelhos e

ainda, os seguintes dados climáticos de referência de Inverno e de Verão:

• número de graus-dias de aquecimento (na base de 20°C) correspondente à

estação convencional de aquecimento;

• duração da estação de aquecimento;

2 Concelho é uma divisão admninistrativa do território. Cada cidade que possui Prefeitura possui um

concelho.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

52

• temperatura exterior de projeto de Verão;

• amplitude térmica média diária do mês mais quente.

Alguns locais, devido às suas características geográficas e/ou climatéricas são

considerados exceções. Assim:

• nos concelhos de Pombal (I2), Leiria (I2) e Alcobaça (I2), os locais situados

numa faixa litoral com 10 km de largura são incluídos na zona climática de Inverno I1

e se adotam os seguintes dados climáticos de referência: GD = 1500˚C.dias e

Duração da estação de aquecimento de 6 meses;

• nos concelhos de Pombal (V3) e Santiago do Cacém (V3), os locais situados

numa faixa litoral com 15 km de largura são incluídos na zona climática de Verão V1

e se adoptam os seguintes dados climáticos de referência: Temperatura exterior de

projeto de Verão de 31˚C e Amplitude térmica média diária do mês mais quente de

10˚C;

• no concelho de Alcácer do Sal (V3), os locais situados numa faixa litoral com

10 km de largura são incluídos na zona climática de Verão V2 e se adotam os

seguintes dados climáticos de referência: Temperatura exterior de projeto de Verão

de 33˚C e Amplitude térmica média diária do mês mais quente de 13˚C.

Nos quadros III.2 e III.3 se indicam as alterações, em função da altitude dos locais, a

introduzir relativamente ao zoneamento e aos dados climáticos de referência

indicados no quadro III.1.

As regiões autônomas dos Açores e da Madeira também têm um tratamento

diferenciado.

- Região Autônoma dos Açores

Zonas climáticas de Inverno

I1 - locais situados até 600 m de altitude

I2 - locais situados entre 600 m e 1000 m de altitude

I3 - locais situados acima de 1000 m de altitude

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

53

Para cada local, o número médio de graus-dias de aquecimento (na base de

20°C) da estação convencional de aquecimento pode ser calculado, em função da

respectiva altitude, z, pela seguinte expressão:

A duração média da estação convencional de aquecimento, em função da altitude, é

dada no Quadro III.4.

Zonas climáticas de Verão

Toda a Região Autônoma dos Açores é classificada como V1. Para cada local, a

temperatura exterior de projeto de Verão e a amplitude térmica diária do mês mais

quente, em função da respectiva altitude, são dadas no Quadro III.5.

- Região Autônoma da Madeira

Zonas climáticas de Inverno

I1 - locais situados até 800 m de altitude

I2 - locais situados entre 800 m e 1100 m de altitude

I3 - locais situados acima de 1100 m de altitude

Para cada local, o número médio de graus-dias de aquecimento da estação

convencional de aquecimento pode ser calculado, em função da respectiva altitude,

z, pela seguinte expressão:

A duração média da estação convencional de aquecimento, em função da altitude, é

dada no Quadro III.6.

Zonas climáticas de Verão

Toda a Região Autônoma da Madeira é classificada como V1. Para cada local, a

temperatura exterior de projeto de Verão e a amplitude térmica diária do mês mais

quente, em função da respectiva altitude, são dadas no Quadro III.5.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

54

Anexo IV - neste ponto é definido o método de cálculo das necessidades de

aquecimento. Este método está dividido em três parcelas: perdas de calor pela

envolvente; perdas de calor por renovação de ar; ganhos úteis. Assim, é

apresentada a forma para calcular estas três parcelas, além de serem fornecidas

várias folhas de cálculo, assim como várias tabelas necessárias para o cálculo das

necessidades de aquecimento.

Anexo V - aqui é definido o método de cálculo das necessidades de arrefecimento.

Este método está dividido em quatro parcelas: cargas térmicas pela envolvente;

cargas térmicas por renovação de ar; ganhos térmicos devido à radiação solar pelos

envidraçados; ganhos térmicos internos. Assim, é apresentada a forma para calcular

todas estas parcelas, além de fornecer várias folhas de cálculo, assim como tabelas

necessárias para o cálculo das necessidades de arrefecimento.

Anexo VI - neste ponto é definido o método de cálculo das necessidades de energia

para preparação de águas quentes sanitárias.

Anexo VII - este ponto apresenta os princípios de cálculo de dois parâmetros

térmicos necessários para a aplicação deste regulamento, o Coeficiente de

Transmissão Térmica (U) e a Inércia Térmica do Edifício;

Anexo VIII - aqui são apresentadas as fichas de preenchimento necessário por

forma a obter a licença de construção e utilização das habitações;

Anexo IX - neste ponto são definidos os requisitos mínimos que os edifícios têm de

respeitar de forma a cumprir este regulamento. Assim, são apresentados os

Coeficientes de transmissão térmica máximos admissíveis para zonas correntes e

não correntes, o fator solar máximo admissível e os valores de referência para

dispensa da verificação detalhada do RCCTE.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

55

3.2. MÉTODO DE CÁLCULO DAS NECESSIDADES DE AQUECIMENTO (NIC)

As necessidades nominais de aquecimento de uma fração autônoma de um edifício

são a energia útil que é necessária fornecer para manter permanentemente no seu

interior a temperatura de referência durante toda a estação convencional de

aquecimento. Este valor não representa necessariamente o consumo real dessa

zona do edifício, já que, em geral, os seus ocupantes não impõem

permanentemente situações exatamente iguais às de referência, podendo mesmo

ocorrer diferenças substanciais por excesso ou por defeito entre as condições reais

de funcionamento e as admitidas ou convencionadas como de referência para

efeitos deste Regulamento.

As necessidades nominais de aquecimento resultam do valor integrado na estação

de aquecimento da soma algébrica de três parcelas:

• Perdas de calor por condução através da envolvente dos edifícios, Qt

• Perdas de calor resultantes da renovação de ar, Qv

• Ganhos de calor úteis, Qgu, resultantes da iluminação, dos equipamentos,

dos ocupantes e dos ganhos solares através dos envidraçados.

As necessidades anuais de aquecimento do edifício, Nic são calculadas pela

expressão seguinte:

(1)

em que Ap representa a área útil (m2).

A metodologia de cálculo de cada um dos três termos acima identificados é definida

individualmente a seguir.

3.2.1. PERDAS DE CALOR POR CONDUÇÃO ATRAVÉS DA ENVOLVENTE, QT

As perdas de calor pela envolvente durante toda a estação de aquecimento, isto é,

pelas paredes, pelos envidraçados, pela cobertura e pelo pavimento, devidas à

diferença de temperatura entre o interior e o exterior do edifício, resultam da

seguinte expressão:

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

56

(2)

em que:

Qext - perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados,

coberturas e pavimentos em contacto com o exterior;

Qlna - perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados e

pavimentos em contacto com locais não-aquecidos;

Qpe - perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo;

Qpt - perdas de calor pelas pontes térmicas lineares existentes no edifício.

3.2.1.1. PERDAS PELA ENVOLVENTE EM ZONA CORRENTE, QEXT

As perdas instantâneas pelas zonas correntes das paredes, envidraçados,

coberturas e pavimentos exteriores Qext são calculadas pela expressão:

(3)

em que:

U - coeficiente de transmissão térmica do elemento da envolvente (em

W/m2.ºC);

A - área do elemento medida pelo interior (m2);

Θi - temperatura do ar no interior do edifício (20ºC);

Θatm - temperatura do ar exterior (em ºC).

Durante toda a estação de aquecimento, a energia necessária para compensar

estas perdas é, para cada elemento da envolvente exterior, calculada pela

expressão:

(4)

em que:

0,024 - resultado obtido pela expressão: 24 horas /1000;

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

57

GD - Graus-Dias de aquecimento – é o somatório das diferenças positivas

registradas entre a temperatura base (de 20ºC) e a temperatura do ar exterior ao

longo da estação de aquecimento (Quadro III.1):

U – coeficiente de transmissão térmica (cálculo descrito no anexo VII)

3.2.1.2. PERDAS PELA ENVOLVENTE EM ZONA CORRENTE, QLNA

As perdas pelas zonas correntes das paredes, envidraçados e pavimentos que

separam um espaço aquecido de um local não-aquecido Qlna, são calculadas

através da expressão:

(5)

em que:

U - representa coeficiente de transmissão térmica do elemento da envolvente

(W/m2.ºC);

A – área do elemento medida pelo interior (m2);

Θi - temperatura do ar no interior do edifício (20ºC);

Θa - temperatura do ar do local não-aquecido (ºC).

A temperatura do ar do local não-aquecido, θa, toma um valor intermédio entre a

temperatura atmosférica exterior θatm e a temperatura da zona aquecida θi. Assim,

utiliza-se a expressão seguinte:

(6)

em que τ é um parâmetro adimensional cujos valores estão indicados na Tabela IV.1

para várias situações comuns de espaços não-aquecidos.

Assim, integrando a equação (5), obtém-se, para cada elemento da envolvente, a

energia necessária para compensar as perdas:

(7)

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

58

3.2.1.3. PERDAS POR PAVIMENTOS E PAREDES EM CONTACTO COM O SOLO, QPE

As perdas de calor através dos elementos de construção em contato com o terreno

são calculadas pela expressão:

(8)

em que:

ψj - coeficiente de transmissão térmica linear do elemento j (W/m2.ºC)

(Tabelas IV.2);

Bj - desenvolvimento da parede medido pelo interior do elemento j (m);

Lpe - perdas unitárias de calor (por ºC de diferença de temperatura entre os

ambientes interior e exterior) através dos elementos de construção em contacto com

o terreno, Lpe = ψj.Bj (W/ºC).

Durante toda a estação de aquecimento, a energia necessária para compensar

estas perdas lineares é, para cada elemento da envolvente em contacto com o solo,

calculada pela expressão:

(9)

Na figura seguinte, representa-se o princípio de quantificação da transmissão de

calor através dos elementos de construção em contacto com o solo.

Figura 29 - Elementos de construção em contacto com o solo

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

59

3.2.1.4. PERDAS DE CALOR PELAS PONTES TÉRMICAS LINEARES, QPT

As perdas de calor através das pontes térmicas lineares são calculadas pela

seguinte expressão:

(10)

em que:

ψj - coeficiente de transmissão térmica linear da ponte térmica linear j

(W/m2.ºC);

Bj - desenvolvimento da ponte térmica linear j medido pelo interior (m);

Lpt - perdas unitárias de calor (por ºC de diferença de temperatura entre os

ambientes interior e exterior) através das pontes térmicas, Lpt = ψj.Bj (W/ºC).

Para efeitos deste Regulamento, a análise se limita às pontes térmicas

bidimensionais, sendo indicados na tabela IV.3 os valores de ψ correspondentes às

situações mais correntes na construção em Portugal.

Durante toda a estação de aquecimento a energia necessária para compensar estas

perdas térmicas lineares é, para cada ponte térmica da envolvente, calculada pela

expressão:

(11)

Na figura seguinte, representa-se, a título ilustrativo, a transmissão de calor através

de uma ponte térmica linear.

Figura 30 - Ponte térmica linear numa ligação entre duas paredes verticais

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

60

3.2.2. PERDAS DE CALOR RESULTANTES DA RENOVAÇÃO DE AR, QV

As perdas de calor por unidade de tempo correspondentes à renovação do ar

interior, Qv, são calculadas pela expressão:

(12)

em que:

ρ - massa volúmica do ar (1,219 kg/m3);

Cp - calor específico do ar (1005,6 J/kg.ºC);

Rph - número de renovações horárias do ar interior (h-1). Este valor é

estabelecido na metodologia que será exposta mais à frente (3.2.2.1.)

V - volume interior da fração autônoma que, na generalidade dos casos, pode

ser calculado como o produto da área útil de pavimento Ap pelo pé-direito medio Pd;

0,34 - resultado obtido pela expressão ρ.Cp/3600.

Durante toda a estação de aquecimento, a energia necessária para compensar

estas perdas é calculada pela expressão:

(13)

ou, no caso de a ventilação ser assegurada por meios mecânicos providos de

dispositivos de recuperação de calor do ar extraído,

(14)

onde ηv é o rendimento do sistema de recuperação de calor.

Quando o edifício dispuser de sistemas mecânicos de ventilação, à energia Qv

calculada pela expressão anterior deve ser adicionada a energia elétrica Ev

necessária ao seu funcionamento, que se considera ligado em permanência durante

24 horas por dia, durante a estação de aquecimento:

(15)

em que:

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

61

Pv - soma das potências elétricas de todos os ventiladores instalados (W);

M - duração média da estação convencional de aquecimento (meses)

(Quadro III.1)

24 - horas diárias;

0,03 - resultado obtido pela expressão: 30 dias/1000.

No caso de um ventilador comum a várias frações autônomas, a energia total

correspondente ao seu funcionamento deve ser dividida entre cada uma dessas

frações autônomas, numa base diretamente proporcional aos caudais de ar nominais

correspondentes a cada uma delas.

3.2.2.1. DETERMINAÇÃO DA TAXA DE RENOVAÇÃO HORÁRIA NOMINAL

A taxa de renovação do ar é, por definição, o caudal horário de entrada de ar novo

num edifício ou fração autônoma para renovação do ar interior, expresso em

múltiplos do volume interior útil do edifício ou da fração autônoma.

Ventilação Natural

Sempre que os edifícios estejam em conformidade, o que deve ser objeto de

demonstração clara e inequívoca pelo responsável pela aplicação do RCCTE, o

valor de Rph a adotar é de 0,6 h-1.

No caso de o único dispositivo de ventilação mecânica presente no edifício ou fração

autônoma ser o exaustor na cozinha, dado que este só funcionará, normalmente,

durante períodos curtos, se considera que o edifício é ventilado naturalmente. Neste

e nos restantes casos de edifícios ventilados naturalmente, o valor de Rph é

determinado de acordo com o Quadro IV.1, em função da tipologia do edifício, da

sua exposição ao vento, e da permeabilidade ao ar da sua envolvente.

Ventilação Mecânica

No caso dos sistemas em que a ventilação recorre a sistemas mecânicos, a taxa de

renovação horária Rph é calculada com base na expressão:

(16)

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

62

em que:

Vf - caudal devido à ventilação mecânica (m3/h);

Vx - caudal devido à ventilação natural (as infiltrações devidas ao efeito do

vento e ao efeito de chaminé) (m3/h);

V - volume útil interior da fração autônoma (m3).

O caudal devido à ventilação mecânica é avaliado da seguinte maneira:

(17)

em que:

Vins - caudal insuflado (m3/h);

Vev - caudal evacuado à ventilação natural (m3/h);

Vins−med - caudal médio diário insuflado (m3/h);

Vev−med - caudal médio diário evacuado (m3/h).

3.2.3. GANHOS TÉRMICOS ÚTEIS NA ESTAÇÃO DE AQUECIMENTO, QGU

Os ganhos térmicos a considerar no cálculo das necessidades nominais de

aquecimento do edifício têm duas origens:

i) ganhos térmicos associados a fontes internas de calor, Qi;

ii) ganhos térmicos associados ao aproveitamento da radiação solar, Qs

Os ganhos térmicos brutos, Qg, são calculados com base na equação seguinte:

(18)

Tendo em conta que nem todos os ganhos térmicos brutos se traduzem num

aquecimento útil do ambiente interior, dando origem por vezes apenas a um

sobreaquecimento interior, os ganhos térmicos brutos são convertidos em ganhos

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

63

úteis através do fator de utilização dos ganhos térmicos (η), definido no

seguidamente em 3.2.3.1. em função da inércia térmica do edifício e da relação

entre aqueles e as perdas térmicas totais do edifício:

(19)

3.2.3.1. GANHOS TÉRMICOS BRUTOS RESULTANTES DE FONTES INTERNAS, QI

Os ganhos térmicos internos, Qi, incluem qualquer fonte de calor situada no espaço

a aquecer, excluindo o sistema de aquecimento, nomeadamente:

• ganhos de calor associados ao metabolismo dos ocupantes;

• calor dissipado nos equipamentos e nos dispositivos de iluminação.

Os ganhos de calor de fontes internas durante toda a estação de aquecimento são

calculados com base na equação seguinte:

(20)

em que:

qi - ganhos térmicos internos médios por unidade de área útil de pavimento,

em W/m2 (Quadro IV.3), numa base de 24 h/dia, todos os dias do ano no caso dos

edifícios residenciais, e em cada dia em que haja ocupação nos edifícios de

serviços;

M - duração média da estação convencional de aquecimento em meses

(Quadro III.1);

0.720 é o resultado obtido pela expressão (24 horas × 30 dias)/1000.

Factor de utilização dos ganhos térmicos, ɳ

O fator de utilização dos ganhos térmicos define-se como a fração dos ganhos

solares captados e dos ganhos internos que contribuem de forma útil para o

aquecimento ambiente durante a estação de aquecimento.

Situação de Inverno

Durante a estação de aquecimento, o objetivo é que a temperatura no interior do

edifício seja mantida igual a 20ºC. Quando se verificam ganhos internos e solares

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

64

excessivos, a temperatura interior sobe acima do valor de referência dando origem a

um sobre aquecimento. Os ganhos indesejáveis são classificados como “ganhos não

úteis” sendo que os ganhos efetivamente utilizados para o objetivo enunciado de

manter a temperatura interior igual a de referência, são considerados “ganhos úteis”

Para efeitos de cálculo dos ganhos térmicos úteis na estação de aquecimento, o η é

definido como o fator de utilização dos ganhos térmicos (ganhos úteis) e é calculado

pelas seguintes expressões:

(21)

em que,

Ɣ - relação entre os ganhos totais brutos (internos e solares) e as perdas

térmicas totais do edifício. É calculado pela seguinte expressão:

(22)

a – parâmetro em função da inércia térmica do edifício:

Situação de Verão

Durante a estação de arrefecimento (Verão), o objetivo é que a temperatura no

interior do edifício seja mantida igual a 25ºC (os valores de temperatura do ar interior

superiores ao valor de referência são associados a sobreaquecimento).

Os ganhos de calor não úteis são os que os sistemas de condicionamento de ar têm

de retirar, e representam, portanto, as necessidades de arrefecimento.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

65

Uma vez que os ganhos e as perdas de calor de Inverno são distintos das do Verão

pelas razões óbvias, o fator de utilização dos ganhos térmicos η na estação de

aquecimento é obtido a partir de um coeficiente γ calculado da seguinte forma:

(23)

em que,

Qi - ganhos internos

Qs - ganhos solares através dos vãos envidraçados;

Qar-Sol - ganhos solares através da envolvente opaca;

Qext - perdas pela envolvente em contacto com o exterior;

Qv - representam as perdas por ventilação.

3.2.3.2. GANHOS SOLARES BRUTOS ATRAVÉS DOS ENVIDRAÇADOS, QS

Os ganhos solares (brutos) através dos vãos envidraçados são dados pela

expressão

(24)

em que:

Gsul - valor médio mensal da energia solar média incidente numa superfície

vertical orientada a sul de área unitária durante a estação de aquecimento,

(kWh/m2.mês) (Quadro III.8);

Xj - fator de orientação, para as diferentes exposições (Quadro IV.4);

A - área efetiva coletora da radiação solar da superfície n que tem a

orientação j, (m2);

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

66

g⊥ - fator solar do vão envidraçado; representa a relação entre a energia solar

transmitida para o interior através do vão envidraçado em relação à radiação solar

incidente na direção normal ao envidraçado;

F() - fatores solares que tomam conta de existência de eventuais “obstáculos”

associados a transmissão da radiação solar para o interior do espaço útil através do

vão envidraçado. Devido ao fato de o sol descrever uma trajetória distinta em cada

estação, os fatores solares devem ser substituídos por valores calculados em

separado para cada estação;

M - duração média da estação convencional de aquecimento (meses) (Quadro

III.1).

Factores Solares, F()

Situação de Inverno

O cálculo dos ganhos solares brutos através dos vãos envidraçados pode ser

realizado por uma de duas metodologias:

i) Método detalhado;

ii) Método simplificado.

i) Método Detalhado

No método detalhado, os ganhos solares são calculados pela Equação 20, em que

os respectivos fatores F() são:

• Fh - fator de sombreamento do horizonte. Toma em conta o sombreamento

provocado num vão envidraçado por outros edifícios e/ou outras obstruções

construídas ou naturais (próximas ou longínquas). Fh depende do ângulo do

horizonte α, latitude, orientação, clima local e da duração da estação de

aquecimento (tabela IV.5).

O ângulo do horizonte α, deve ser calculado, em cada edifício ou fração autônoma,

para cada vão (ou para grupos de vãos semelhantes) de cada fachada. Caso não

exista informação disponível que permita o cálculo do ângulo de horizonte, Fh deve

ser calculado por defeito adotando os seguintes valores:

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

67

- α = 45º, em ambiente urbano;

- α = 20º, edifícios isolados fora das zonas urbanas.

• F0 - fator de sombreamento por elementos horizontais sobrepostos ao vão

envidraçado. Toma em conta o sombreamento provocado num vão envidraçado por

brises, varandas ou outros elementos horizontais. F0 depende do ângulo de

incidência da radiação solar, das características geométricas do elemento de

sombreamento sobreposto ao vão e da orientação deste (tabela IV.6).

• Ff,- fator de sombreamento por elementos verticais adjacentes ou

sobrepostos ao vão envidraçado. Toma em conta o sombreamento provocado num

vão envidraçado por palas opacas verticais ou outros elementos com efeito

semelhante. Ff depende do ângulo de incidência da radiação solar, das

características geométricas do elemento de sombreamento sobreposto ao vão e da

orientação deste varandas ou outros elementos horizontais. F0 depende do ângulo

de incidência da radiação solar, das características geométricas do elemento de

sombreamento sobreposto ao vão e da orientação deste (tabela IV.7).

Quando o envidraçado não dispuser de quaisquer palas de sombreamento

(horizontais ou verticais), para contabilizar o efeito de sombreamento do contorno do

vão deve considerar-se o produto:

(25)

No RCCTE, o produto Fh.F0.Ff denomina-se fator de obstrução Fs. Para ter em conta

o fato de se verificar sempre radiação incidente difusa e refletida nos envidraçados,

o regulamento estabelece que o produto do fator de orientação Xj (Quadro IV.4) pelo

fator de obstrução Fs não pode ser inferior a 0,27:

(26)

ii) Método Simplificado

Para dispensar um cálculo exaustivo dos coeficientes F() para cada orientação, pode

se adotar por defeito:

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

68

(27)

desde que sejam satisfeitas as seguintes condições:

• Para cada orientação, tendo em conta o ponto médio de cada uma das

fachadas do edifício ou da fração autônoma, não devem existir obstruções situadas

acima de um plano inclinado a 20º com a horizontal e também entre os planos

verticais que fazem 60º para cada um dos lados da normal ao ponto médio da

fachada, a menos de pequenos obstáculos sem impacto significativo, do tipo postes

de iluminação, de telefones, ou equivalente;

• Os envidraçados não devem ser sombreados por elementos do edifício,

como palas por exemplo, sendo esta aproximação satisfatória quando os elementos

horizontais que se projetam sobre a janela têm um comprimento inferior a 1/5 da

altura da janela e que os elementos verticais adjacentes às janelas não se projetam

mais de 1/4 da largura da janela.

Na equação atrás referida (27),

Fg - fração envidraçada. Traduz a redução da transmissão da energia solar

associada à existência da caixilharia, sendo dada pela relação entre a área

envidraçada e a área total do vão envidraçado (Quadro IV.5).

Fw - fator de correção da seletividade angular dos envidraçados.Traduz a

redução dos ganhos solares causada pela variação das propriedades do vidro com o

ângulo de incidência da radiação solar direta. Para vidros correntes simples e duplos

assume o valor Fw = 0,9.

Para outros tipos de envidraçados, devem ser utilizados os valores fornecidos pelos

fabricantes.

Assim, os ganhos solares brutos através dos vãos envidraçados podem ser

calculados, para cada fachada, pela equação:

(28)

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

69

Situação de Verão

Tal como no caso da situação de Inverno, o cálculo dos ganhos solares brutos na

estação de Verão pode ser realizado recorrendo a um método detalhado ou a um

método simplificado.

i) Método Detalhado

No método detalhado, os ganhos solares são calculados pela Equação 24, em que

os respectivos fatores F() são:

Fh - fator de sombreamento do horizonte. Na estação de arrefecimento

considera-se que a fachada do edifício em estudo não é sombreada, logo:

(29)

Fo - fator de sombreamento por elementos horizontais sobrepostos ao vão

envidraçado. Toma o mesmo significado já descrito na situação de Inverno. Fo é

obtido por consulta direita do Quadro V.1. No caso de projeções móveis (toldos,

palas reguláveis, etc.), o Fo pode ser calculado da seguinte forma:

(30)

Ff - fator de sombreamento por elementos verticais adjacentes ou sobrepostos

ao vão envidraçado. Toma o mesmo significado já descrito na situação de Inverno.

Ff é obtido por consulta direta do Quadro V.2. No caso de projeções móveis (toldos,

palas reguláveis, etc.) admite-se que o Ff seja calculado da seguinte forma:

(31)

Fg - a fração envidraçada. O valor do Fg permanece o mesmo, e portanto,

pode ser obtido por consulta direta do Quadro IV.5.

Fw - o fator de correção da seletividade angular dos envidraçados. Para vidros

correntes simples e duplos pode ser obtido por consulta direta do Quadro V.3.

ii) Método Simplificado

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

70

Para dispensar um cálculo exaustivo dos coeficientes F() para cada orientação, pode

se adotar por defeito:

(32)

Mas, a seguinte condição tem que ser satisfeita: Os envidraçados não devem ser

sombreados por elementos do edifício, como palas, por exemplo, sendo esta

aproximação satisfatória quando os elementos horizontais que se projetam sobre a

janela têm um comprimento inferior a 1/5 da altura da janela e que os elementos

verticais adjacentes às janelas não se projetam mais de 1/4 da largura da janela.

Nestas condições os ganhos solares brutos através dos vãos envidraçados podem

ser calculados, para cada fachada, pela equação:

(33)

Fator solar de um vão envidraçado, g⊥

O fator solar de um vão envidraçado se define como o cociente entre a energia solar

que entra através do vão envidraçado e a energia de radiação que nele incide.

Situação de Inverno

Os valores dos vários tipos de vidros sem dispositivos de proteção solar são

apresentados na Tabela IV.4.

Para maximizar o aproveitamento da radiação solar, os dispositivos de proteção

solar móveis (estores, portadas, cortinas, etc.) se admitem totalmente abertos,

nessas circunstâncias sendo considerado apenas o valor do fator solar do vidro g⊥v.

Sempre que previsível a utilização de cortinas ou de outros dispositivos de proteção

solar que normalmente permanecem fechados, estes devem ser considerados no

fator solar do vão envidraçado. Assim, no cálculo do fator solar de vãos

envidraçados do setor residencial, deve ser considerada a existência, pelo menos,

de cortinas interiores muito transparentes de cor clara:

• Vidro simples incolor c/cortinas interiores muito transparentes: g⊥=0,70;

• Vidro duplo incolor c/cortinas interiores muito transparentes: g⊥=0,63.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

71

No valor de g⊥ do vão envidraçado não se considera a obstrução criada pelos perfis,

porque esta é considerada através da fração envidraçada Fg.

Situação de Verão

O fator solar do envidraçado deve ser tomado com dispositivos de sombreamento

móveis ativados a 70%. Nesse caso o fator solar do vão envidraçado é igual à soma

de 30% do fator solar do vidro g⊥v mais 70% do fator solar do vão envidraçado com a

proteção solar móvel atuada g⊥’, ou seja:

(34)

Os valores de fator solar do vão envidraçado com a proteção solar móvel ativada a

100% (g⊥’) estão listados no Quadro V.4.

Caso sejam aplicados vidros especiais diferentes dos incolores correntes, o fator

solar dos vãos envidraçados com dispositivos de proteção solar interiores ou com

proteção exterior não opaca é obtido pelas Equações 35 ou 36, consoante se trate

de vãos com vidro simples ou vidro duplo:

(35)

(36)

Caso exista uma proteção solar exterior opaca (tipo persiana) o valor do fator solar

do vão com vidros especiais é obtido diretamente do Quadro V.4.

Nos vãos protegidos por mais do que uma proteção solar, deve ser utilizada a

Equação 37 ou 38, consoante sejam vãos com vidro simples ou vidro duplo,

considerando apenas as proteções solares existentes do lado exterior até ao interior

até à primeira proteção solar opaca:

(37)

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

72

(38)

De notar que o valor final do fator solar do envidraçado para os casos particulares

descritos pelas Equações 37 e 38 deverá ainda ser calculado aplicando ao valor

obtido a regra definida pela Equação 34.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

73

3.3. MÉTODO DE CÁLCULO DAS NECESSIDADES DE ARREFECIMENTO (NVC)

A metodologia de cálculo proposta pelo RCCTE para as necessidades de

arrefecimento é muito semelhante à metodologia de cálculo para as necessidades

de aquecimento, mas com algumas adaptações para o Verão. Enquanto que, para

as necessidades de aquecimento são utilizados os Graus-Dia, para as necessidades

de arrefecimento é utilizada a Temperatura ar-sol (temperatura fictícia que

representa o efeito combinado da radiação solar incidente na envolvente e as trocas

de calor por radiação e convecção entre a superfície e o meio envolvente). Por outro

lado, estas metodologias referidas são complementares, pois enquanto que, para o

Inverno os ganhos diminuem e as perdas aumentam, no Verão se passa o contrário.

As necessidades nominais de arrefecimento de uma fração autônoma de um edifício

correspondem à energia útil que seria necessária retirar para que no seu interior não

seja excedida a temperatura de 25 ºC, durante toda a estação convencional de

arrefecimento (desde Junho até Setembro, inclusive). As necessidades de

arrefecimento são calculadas com recurso à expressão:

(39)

em que:

(1-η) - fator de utilização dos ganhos solares e internos na estação de

arrefecimento;

Qg - ganhos totais brutos do edifício ou da fração autônoma. Embora o

coeficiente η tenha o mesmo significado que o definido na situação de Inverno, este

parâmetro, no Verão, é calculado com base em condições distintas das utilizadas

para a estação de aquecimento.

Os ganhos térmicos brutos (Qg) estão divididos em quatro componentes. Esta

divisão é executada de forma muito semelhante ao caso das necessidades de

aquecimento. Assim, o termo Qg é composto por: cargas térmicas resultantes da

diferença de temperatura entre o interior e o exterior de edifícios e da incidência da

radiação solar na envolvente opaca exterior (Qopaco); cargas térmicas resultantes da

incidência da radiação solar na envolvente transparente (Qs); cargas térmicas

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

74

resultantes da renovação de ar (Qv); cargas térmicas resultantes de fontes internas

ao edifício (Qi), como equipamentos, pessoas, etc.

3.3.1. CARGAS ATRAVÉS DA ENVOLVENTE OPACA EXTERIOR, QOPACO

As cargas através da envolvente opaca exterior resultam dos efeitos combinados da

temperatura do ar exterior Tatm e da radiação solar incidente G. Para o seu cálculo,

se adota uma metodologia simplificada baseada na “temperatura ar-Sol”, que,

consoante a sua orientação, se traduz na seguinte equação:

(40)

em que:

U - coeficiente de transmissão térmica de cada elemento (explicitado

seguidamente em 3.4.)

Θar-Sol - Temperatura ar-Sol (ºC);

α - coeficiente de absorção (para a radiação solar) da superfície exterior

da parede (Quadro V.5);

G - intensidade de radiação solar instantânea incidente em cada

orientação (W/m2);

he - condutância térmica superficial exterior do elemento da envolvente,

que toma o valor de 25 W/m2.ºC.

Em termos de toda a estação convencional de arrefecimento, Qopaco é obtido pela

integração dos ganhos instantâneos ao longo dos 4 meses em causa (122 dias), o

que conduz à seguinte equação final:

(41)

em que:

Qext - fluxo de calor devido à diferença de temperatura interior-exterior:

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

75

Qopaco=2,928.U.A.(θm - θi). Dado que a temperatura média exterior, θm,

durante toda a estação de arrefecimento para todas as regiões climáticas em

Portugal é sempre inferior à temperatura interior de referência θi, o valor desta

expressão é sempre negativo. Nestas condições, a diferença de temperatura interior-

exterior, em termos médios e ao longo de toda a estação de arrefecimento, está na

origem de uma perda de calor;

Qar-Sol - representa os ganhos solares pela envolvente opaca devidos à

incidência da radiação solar: Qar-sol = U.A.(α.Ir / he);

2,928 é o resultado obtido pela expressão: (122 dias × 24 h) /1000;

θm - temperatura média do ar exterior na estação convencional de

arrefecimento na zona climática de Verão onde se localiza o edifício (ºC) (Quadro

III.9);

Ir - intensidade média de radiação total incidente em cada orientação durante

toda a estação de arrefecimento (kWh/m2) (Quadro III.9).

3.3.2. GANHOS SOLARES ATRAVÉS DOS VÃOS ENVIDRAÇADOS, QS

Os ganhos solares (brutos) através dos vãos envidraçados são dados pela

expressão:

(42)

em que:

A - área efetiva coletora da radiação solar da superfície n que tem a

orientação j, (m2);

Irj - intensidade da radiação solar incidente no vão envidraçado com a

orientação j, na estação de arrefecimento (kWh/m2) (Quadro III.9);

F() e g⊥ - representam os fatores solares conforme o definido anteriormente.

Devido ao facto de o sol descrever uma trajetória distinta em cada estação, os

fatores solares na estação de Verão são diferentes dos utilizados na estação de

Inverno.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

76

3.3.3. CARGAS DEVIDAS À RENOVAÇÃO DO AR, QV

A metodologia de cálculo é igual à indicada na Secção 3.2.3.2.:

(43)

Em termos de toda a estação de arrefecimento Qv é obtido pela integração da

Equação 3 ao longo dos 122 dias:

(44)

Tal como na situação de Inverno, quando o edifício dispuser de sistemas mecânicos

de ventilação, se deve adicionar à energia Qv, a energia elétrica Ev necessária ao

seu funcionamento, que se considera ligado em permanência durante 24 horas por

dia, durante a estação de aquecimento:

(45)

em que:

Pv - soma das potências elétricas de todos os ventiladores instalados (W);

4 - duração média da estação convencional de arrefecimento (meses);

24 - horas;

0,03 - resultado obtido pela expressão: 30 dias/1000.

3.3.4. CARGAS INTERNAS, QI

O cálculo das cargas térmicas resultantes de fontes internas é executado de forma

semelhante ao caso de Inverno, sendo assim necessário: determinar a área útil de

pavimento (Ap); obter os ganhos térmicos internos médios por área útil (qi) e aplicar

a seguinte fórmula:

(46)

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

77

3.4. MÉTODO DE CÁLCULO DAS NECESSIDADES DE ENERGIA PARA

PREPARAÇÃO DE AQS (NAC)

Como está descrito no Anexo VI do RCCTE, para efeitos regulamentares, as

necessidades anuais de energia útil para preparação de Água Quente Sanitária

(AQS), Nac, são calculadas através da expressão:

(47)

em que:

Qa - energia útil dispendida com sistemas convencionais de preparação de

AQS;

ɳa - eficiência de conversão dos sistemas de preparação de AQS a partir da

fonte primária de energia;

Esolar - contribuição de sistemas de coletores solares para o aquecimento de

AQS;

Eren - contribuição de quaisquer outras formas de energias renováveis (solar

fotovoltaica, biomassa, eólica, geotérmica, etc.) para a preparação de AQS, bem

como de quaisquer formas de recuperação de calor de equipamentos ou de fluidos

residuais;

Ap - área útil de pavimento da respectiva fração (m2).

3.4.1. ENERGIA DISPENDIDA COM SISTEMAS CONVENCIONAIS DE PREPARAÇÃO DE AQS,

QA

A energia dispendida com sistemas convencionais utilizados na preparação das

AQS durante um ano, Qa, é dada pela expressão:

(48)

em que:

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

78

MAQS - consumo médio diário de referência de AQS. Nos edifícios

residenciais, MAQS = 40.nº de ocupantes (o número convencional de ocupantes de

cada fração autônoma está definido no Quadro VI.1);

ΔT - aumento de temperatura necessário para preparar as AQS (ΔT=45ºC);

nd - número anual de dias de consumo de AQS; nd depende do período

convencional de utilização dos edifícios e é indicado no Quadro VI.2.

3.4.2. EFICIÊNCIA DE CONVERSÃO DO SISTEMA DE PREPARAÇÃO DAS AQS, ɳA

A eficiência de conversão do sistema de preparação das AQS, ηa, é definida pelo

respectivo fabricante com base em ensaios normalizados. Na ausência de

informação mais precisa, podem se utilizar os valores convencionais indicados no

Quadro VI.3.

Caso o sistema de preparação das AQS não esteja definido em projeto, considera-

se que a fração autônoma vai dispor de um termoacumulador elétrico com 5cm de

isolamento térmico (ηa=0,90) em edifícios sem alimentação de gás, ou um

esquentador a gás natural ou GPL (ηa=0,50) quando estiver previsto o respectivo

abastecimento.

3.4.3. CONTRIBUIÇÃO DE SISTEMAS SOLARES DE PREPARAÇÃO DE AQS, ESOLAR

O cálculo do Esolar deve ser efetuado utilizando o software SOLTERM do INETI. A

contribuição de sistemas solares só pode ser contabilizada, para efeitos do RCCTE,

se os sistemas ou equipamentos forem certificados de acordo com as normas e

legislação em vigor, instalados por instaladores acreditados pela DGGE, e,

cumulativamente, se houver a garantia de manutenção do sistema em

funcionamento eficiente durante um período mínimo de 6 anos após a instalação.

3.4.4. CONTRIBUIÇÃO DE OUTRAS FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEL, EREN

A contribuição de outras formas de energias renováveis, tais como solar fotovoltaica,

biomassa, eólica, ou geotérmica, para a preparação de AQS, bem como de

quaisquer formas de recuperação de calor de equipamentos ou de fluidos residuais,

deve ser calculada com base num método devidamente justificado e reconhecido, e

aceite pela entidade licenciadora.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

79

3.4.5. NECESSIDADES GLOBAIS DE ENERGIA PRIMÁRIA, NTC

As necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária Ntc de uma

fração autônoma são calculadas com base na seguinte expressão:

(49)

em que:

Fpui, Fpuv e Fpua - fatores de ponderação das necessidades de aquecimento, de

arrefecimento e de preparação de AQS;

ɳi - eficiência nominal dos equipamentos utilizados para os sistemas de

aquecimento;

ηv - eficiência nominal dos equipamentos utilizados para os sistemas de

arrefecimento;

0,1 - redução de 10%. Esta redução aplicada relativamente às situações de

arrefecimento e aquecimento se baseia no fato de as habitações não serem

aquecidas nem arrefecidas 24 horas por dia, ao longo de toda a estação

correspondente.

Os fatores de conversão Fpu entre energia útil e energia primária adotados pelo

RCCTE são:

a) Fpu = 0,290 kgep/kWh no caso da eletricidade;

b) Fpu = 0,086 kgep/kWh no caso dos combustíveis sólidos, líquidos e

gasosos.

Para a eficiência nominal dos equipamentos deverão ser utilizados os valores

correspondentes aos equipamentos instalados, fornecidos pelos fabricantes na base

de ensaios normalizados. Na ausência informação mais precisa, podem ser

adotados os valores de referência indicados no Quadro VI.4.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

80

Quando um edifício não tiver previsto, especificamente, um sistema de aquecimento

ou de arrefecimento ambiente ou de aquecimento de água quente sanitária,

considera-se, para efeitos do cálculo de Ntc, que:

• o sistema de aquecimento é obtido por resistência elétrica;

• o sistema de arrefecimento é uma máquina frigorífica com eficiência (COP)

de 3;

• o sistema de produção de AQS é um termoacumulador elétrico com 50mm de

isolamento térmico em edifícios sem alimentação de gás, ou um esquentador a gás

natural ou GPL quando estiver previsto o respectivo abastecimento.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

81

3.5. COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO TÉRMICA, U

Como se encontra definido no anexo VII do RCCTE, o coeficiente de transmissão

térmica, por definição, representa a quantidade de calor que atravessa

perpendicularmente, um elemento de faces planas e paralelas, por unidade de

tempo e de superfície, quando sujeito a um gradiente de temperatura unitário (˚C)

entre ambientes que separa.

Este coeficiente é de extrema importância no cálculo da eficiência energética de uma

edificação.

O coeficiente de transmissão térmica de elementos constituídos por um ou vários

materiais, em camadas de espessura constante, é calculado pela seguinte fórmula:

(50)

em que:

U - coeficiente de transmissão térmica (W/m2.˚C);

Rj - resistência térmica da camada j (m2.˚C/W);

1/hi - resistência térmica superficial interior (m2.˚C/W);

1/he - resistência térmica superficial exterior (m2.˚C/W).

Tratando-se de camadas de materiais homogêneos, a resistência térmica, Rj é

calculada como sendo o quociente entre a espessura da camada j, ej (m), e o valor

de cálculo da condutividade térmica do material que a constitui, λj (W/m.˚C).

Para camadas não homogêneas (alvenarias, lajes aligeiradas, espaços de ar, etc.)

os valores das correspondentes resistências térmicas devem ser obtidos diretamente

em tabelas. Os valores da condutibilidade térmica dos materiais correntes de

construção e das resistências térmicas das camadas homogêneas mais utilizadas

constam na publicação ITE50 do Laboratório Nacional de Engenharia Civil que

contém uma listagem extensa do valor dos coeficientes de transmissão térmica (U)

dos elementos de construção mais comuns, obtidos segundo este método.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

82

Os valores das resistências térmicas superficiais em função da posição do elemento

construtivo e do sentido do fluxo de calor constam do Quadro VII.1.

No Quadro VII.2 apresentam-se os valores da resistência térmica dos espaços de ar

não ventilados, que devem ser adotados para o cálculo do coeficiente de

transmissão térmica, em função da posição e da espessura do espaço de ar, e do

sentido do fluxo de calor.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

83

3.6. INÉRCIA TÉRMICA, IT

O cálculo da Inércia Térmica é explicitada no Anexo VII do RCCTE.

A inércia térmica interior de uma fração autônoma é função da capacidade calorífica

que os locais apresentam e depende da massa superficial útil de cada um dos

elementos da construção.

A massa superficial útil por metro quadrado de área útil de pavimento é calculada

pela expressão:

(51)

em que:

Msi - massa superficial útil do elemento i (kg/m2);

Si - área da superfície interior do elemento i (m2);

ri - fator de redução que toma em conta a influência dos revestimentos

superficiais interiores com propriedades de “isolamento térmico”;

Ap - área útil de pavimento da respectiva fração (m2).

As classes de inércia térmica são definidas no RCCTE de seguinte modo:

(52)

A massa superficial útil Msi dos elementos de construção depende da massa total

por unidade de área do elemento mt e, ainda, dos seguintes aspectos:

• a sua localização no edifício;

• a própria massa superficial e da sua constituição, nomeadamente do

posicionamento a da qualidade do isolamento térmico;

• as características térmicas do revestimento superficial interior.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

84

Os valores do fator de redução (ri) em função da qualidade térmica dos

revestimentos superficiais interiores são dados no Quadro VII.7.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

85

3.7. LIMITAÇÃO DAS NECESSIDADES NOMINAIS GLOBAIS DE ENERGIA

PRIMÁRIA

Como é referido no Anexo IX do RCCTE, os valores de Nic, Nvc e Nac calculados para

cada fração autônoma sujeita a verificação regulamentar deverão ser inferiores aos

correspondentes valores limites de referência Nv, Ni e Na impostos no RCCTE. Para

além destas condições, as necessidades nominais anuais globais Ntc, de cada uma

das frações autônomas de um edifício não podem exceder um valor máximo

admissível de energia primária Nt.

3.7.1. VALORES LIMITES DAS NECESSIDADES NOMINAIS DE ENERGIA ÚTIL PARA

AQUECIMENTO, NI

Os valores limites das necessidades nominais de energia útil para aquecimento de

uma fração autônoma dependem dos valores do Fator de Forma (FF) da fração

autônoma e dos Graus-Dias (GD) correspondentes ao concelho onde o edifício se

situa, e são os seguintes:

FF ≤ 0,5 Ni = 4,5 + 0,0395 GD (kWh/m2.ano);

0,5 ≤ FF ≤ 1 Ni = 4,5 + (0,021 + 0,037 FF) GD (kWh/m2.ano);

1 ≤ FF ≤ 1,5 Ni = [4,5 + (0,021 + 0,037 FF) GD] (1,2 - 0,2.FF)

(kWh/m2.ano);

FF > 1,5 Ni = 4,05 + 0,06885 GD (kWh/m2.ano);.

O fator de forma traduz a compacidade do edifício (fração autônoma), sendo que

quanto menor for o FF, menor o valor do Ni.

(53)

O factor de forma de um edifício se define como o quociente entre o somatório das

áreas da envolvente exterior Aext, e as áreas da envolvente interior Aint afectadas do

coeficiente τ, através dos quais se verificam trocas de calor, e o respectivo volume

interior V correspondente:

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

86

3.7.2. VALORES LIMITES DAS NECESSIDADES NOMINAIS DE ENERGIA ÚTIL PARA

ARREFECIMENTO, NV

Os valores limite das necessidades nominais de energia útil para arrefecimento de

uma fração autônoma dependem da zona climática do local:

V1 (Norte) Nv = 16 kWh/m2.ano; V1 (Sul) Nv = 22 kWh/m2.ano;

V2 (Norte) Nv = 18 kWh/m2.ano;

V2 (Sul) Nv = 32 kWh/m2.ano;

V3 (Norte) Nv = 26 kWh/m2.ano;

V3 (Sul) Nv = 32 kWh/m2.ano;

Açores Nv = 21 kWh/m2.ano;

Madeira Nv = 23 kWh/m2.ano.

3.7.3. VALORES LIMITES DAS NECESSIDADES DE ENERGIA PARA PREPARAÇÃO DAS AQS,

NA

O limite máximo para os valores das necessidades de energia para preparação das

águas quentes sanitárias é calculado pela equação:

(54)

em que as variáveis correspondem às definições indicadas em 3.4.1.

3.7.4. O VALOR MÁXIMO ADMISSÍVEL DE NECESSIDADES NOMINAIS GLOBAIS DE ENERGIA

PRIMÁRIA, NT

O valor máximo admissível de energia primária Nt é dado pela expressão:

(55)

Os fatores de ponderação presentes nesta equação são provenientes levantamentos

estatísticos.

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

87

Os coeficientes de Ni, Nv e Na derivam da aplicação dos valores das eficiências

nominais dos sistemas de aquecimento, arrefecimento e de produção de AQS que o

RCCTE assume, e dos correspondentes fatores de conversão para energia primária.

Assim, e de forma resumida, a seguinte tabela apresenta as exigências dos edifícios

abrangidos pelo RCCTE.

Tabela 1 - Exigências do RCCTE

Aquecimento Nic < Ni

Arrefecimento Nvc < Nv

AQS Nac < Na

Global Ntc = f(Nic;Nvc;Nac) < Nt = f(Ni;Nv;Na)

Caso de Estudo

88

4. CASO DE ESTUDO

4.1. CASO 1 – ANÁLISE TÉRMICA DA EDIFICAÇÃO LOCALIZADA EM 3

DIFERENTES ZONAS CLIMÁTICAS

4.1.1. INTRODUÇÃO

No presente trabalho se pretende fazer um estudo do comportamento térmico de um

edifício e, alterar alguns elementos da sua envolvente de modo a que se verifique

um aumento da sua eficiência energética.

Para melhor se compreender as diferenças existentes nas diversas regiões de

Portugal do ponto de vista climático, se optou por considerar o mesmo edifício em

três zonas climáticas diferentes, situadas nas seguintes cidades de Ovar, Évora e

Covilhã.

Figura 31 - Zonas climáticas consideradas

Caso de Estudo

89

Como já foi explicado anteriormente, se pretende assegurar que as exigências de

conforto térmico, sejam elas de aquecimento ou de arrefecimento, e de ventilação

para garantia da qualidade do ar no interior do edifício, bem como as necessidades

de água quente sanitária, possam vir a ser satisfeitas sem dispêndio excessivo de

energia.

4.1.2. A EDIFICAÇÃO

O edifício ou fração em estudo é um edifício residencial, afeto a uma moradia

unifamiliar e possui uma cave e dois pisos habitáveis. As suas plantas, alçados e

cortes são apresentados em anexo a este trabalho.

4.1.2.1. DADOS ARQUITETÔNICOS

A edificação possui uma área útil de 228,86m2 e um pé direito médio ponderado de

2,67m.

A construção se desenvolve em 3 níveis distintos, com espaços habitacionais e

espaços não úteis, como garagem e compartimentação técnica.

O conjunto forma uma edificação de tipologia T3 (três quartos).

Se considera-se também, para efeitos de projeto, que o edifício faceia com

arruamento público a Poente; possui boa exposição solar, se considerando haver

sombreamento no horizonte dos regulamentares.

Se considera também que a envolvente exterior vertical (paredes exteriores) é de cor

clara e que a cobertura é revestida com chapa tipo Sandwish de cor clara.

Na figura seguinte, se pode ter uma idéia do formato da edificação através da

visualização dos 4 alçados.

Caso de Estudo

90

Figura 32 – Alçados da moradia em estudo

4.1.2.2. VÃOS ENVIDRAÇADOS

Os vãos envidraçados das várias zonas independentes são constituídos por vidros

duplos (4-16-5-mm) com caixilharia em alumínio laçado com corte térmico, simples,

sem quadrícula, tendo proteção solar exterior do tipo estore em plástico. No seu

interior haverá uma cortina muito transparente.

Foram ainda contabilizados os fatores de sombreamento resultantes do

sombreamento no horizonte bem como do sombreamento resultante de brises

horizontais e verticais nos casos de existência de elementos construtivos

responsáveis pelo mesmo.

Foi considerada a não existência de sombreamento de elementos salientes nas

fachadas.

É de referir que esta estrutura de parede permite de forma regulamentar efetuar a

correção das pontes térmicas planas nas zonas de vigas e pilares com espessuras

de 20cm, colocando na zona do elemento de concreto armado um isolamento de

XPS de 4cm e uma forra de tijolo de 3cm, seguindo de um reboco final de 2cm.

Caso de Estudo

91

Pressupostos de cálculo para renovação de ar - Ventilação Natural

Para o projeto, consideram-se os seguintes dados:

• Caixilharia sem classe

• Não existência de dispositivos de admissão de fachada;

• Não existência de aberturas auto – reguladas;

• Área de envidraçados superior a 15% da área útil de pavimento;

• Com Caixa de Estore;

4.1.2.3. DADOS CLIMÁTICOS

Zonas Climáticas

Como já foi referido anteriormente, Para efeitos do RCCTE, o país é dividido em três

zonas climáticas de Inverno (I1, I2 e I3) e três zonas climáticas de Verão (V1, V2 e

V3). A cidade da Covilhã, se situa na zona climática de Verão V2 e na zona climática

de Inverno I3, enquanto que Ovar pertence à zona climática de Verão V1 e à zona

climática de Inverno I1. Por sua vez a região de Évora se insere nas zonas

climáticas I1 e V3, respectivamente no Inverno e no Verão. De referir que a análise à

zona da Covilhã, apesar de não ser completamente condicionante na estação de

inverno (V2), toma particular interesse devido às suas características de altitude.

Graus dias de aquecimento

Para o edifício em estudo, o número de graus-dias de aquecimento correspondente

à estação convencional de aquecimento é igual a 2850oC.dias no caso do edifício se

situar em Covilhã, 1390oC.dias para a região de Ovar e, na cidade de Évora

apresenta um valor de 1290oC.dias (Quadro III.1 do RCCTE).

Duração da estação de aquecimento

A duração da estação de aquecimento para a fração em estudo é igual a 8,0 meses

na Covilhã, 6,0 meses em Ovar e 5,7 meses em Évora (Quadro III.1 do RCCTE).

Caso de Estudo

92

Energia solar incidente na estação de aquecimento

Neste estudo, a região da Covilhã pertence à zona climática I3, pelo que o valor de

Gsul corresponde a 90 kWh/m2.mês. No caso do edifício se situar em Ovar ou em

Évora, esta variável toma o valor de 108 kWh/m2.mês (Quadro III.8 do RCCTE).

Intensidade da radiação solar para a estação de arrefecimento

Através da consulta do Quadro III.9 do RCCTE facilmente se constata que a

intensidade da radiação solar para a estação de arrefecimento varia em função da

zona climática em que o edifício está inserido. Neste caso concreto, as três regiões

consideradas pertencem a zonas climáticas de Verão distintas conforme se referiu

num ponto anterior, se situando a Norte (Covilhã e Ovar) ou a Sul (Évora) de

Portugal Continental, pelo que os valores de Ir são os apresentados na seguinte

tabela.

Tabela 2 - Intensidade da radiação solar

Zona Climática

Intensidade da radiação solar - Ir (kWh/m2)

N NE E SE S SW W NW Hor.

V1 - Norte 200 300 420 430 380 430 420 300 730

V2 - Norte 200 320 450 470 420 470 450 320 790

V3 - Sul 210 330 460 460 400 470 460 330 820

Temperatura média mensal do ar para a estação de arrefecimento

A temperatura do ar exterior para a estação convencional de arrefecimento é igual a

19oC, no caso da fração em estudo se localizar na zona climática V1 ou V2 – Norte

(Covilhã e Ovar respectivamente), ou 23oC caso se situe em Évora (Quadro III.9 do

RCCTE).

4.1.2.4. PRESSUPOSTOS DE CÁLCULO PARA AQS

Se torna obrigatório com o atual regulamento, a contabilização das necessidades

nominais de AQS. O princípio de cálculo leva em conta a tipologia da fração em

estudo, bem como o equipamento considerado para o aquecimento de AQS e tipo

de utilização referência para a referida fração.

Caso de Estudo

93

Deste modo foi definido como equipamento base de referência um esquentador a

gás butano com rendimento de 0,75, da marca Vulcano, modelo WRD 11-KME,

considerando a necessidade de proteção da rede de águas quente com manga de

10mm pelo menos. No que se refere à ocupação entrou-se em consideração com as

seguintes referências:

Tabela 3 - Dados de ocupação

Tipologia Tipo de Utilização Dias de Ocupação Nº Ocupantes

T3 Residencial Permanente 4

Considerações relativas a Sistemas Solares Térmico

No seguimento do n.º 2 do Artigo 7.º, é obrigatório o recurso a sistemas solares

térmicos para produção de AQS sempre que haja uma exposição solar adequada. A

simulação do sistema deve ser na base de 1 m2 de coletor por ocupante

convencional, podendo o mesmo valor ser reduzido com o intuito da área de

coletores não ultrapassar 50% da área de cobertura total disponível.

Se entenda por exposição solar adequada, cobertura em terraço ou cobertura

inclinada com uma água com orientação dentro de uma gama de azimutes de 90º

entre sudeste e sudoeste, que não possuam obstáculos de sombreamento

significativos num período que inicia duas horas após o nascer do sol e duas horas

antes do pôr do sol.

Neste sentido, para o presente projeto se optou pelo dimensionamento de um

sistema solar térmico com as seguintes características:

• Modelo: AQUATERM GU 1 23 com 2.15m2/painel

• Área de Coletores: 4.30m2

• Depósito: V = 160 l

• Sistema de Apoio: (gás butano)

• Permutador de serpentina

Caso de Estudo

94

• Temperatura de consumo: 60º

4.1.2.5. SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO

Prevê-se para o edifício, a utilização de uma resistência elétrica para aquecimento e

uma máquina frigorífica (ciclo de compressão) para arrefecimento.

Tabela 4 - Energias e Equipamentos para Climatização

Energia utilizada Equipamento utilizado

Aquecimento Eletricidade Resistência Elétrica

Arrefecimento Eletricidade Máquina frigorífica (compressão)

4.1.3. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS

Como já foi referido, para que um edifício cumpra o RCCTE, é necessário que as

suas necessidades nominais anuais de energia (Nic, Nvc, Nac e Ntc) não excedam os

valores máximos admissíveis, que se designam respectivamente por Ni, Nv, Na e Nt.

4.1.3.1. NECESSIDADES NOMINAIS ANUAIS DE ENERGIA ÚTIL DE AQUECIMENTO, NI

O valor das necessidades anuais de energia útil para aquecimento varia de acordo

com o valor dos graus dia para a zona climática em estudo, pelo que para as três

regiões aqui consideradas os valores calculados são os seguintes:

Covilhã: Ni = 121,78 kWh/(m2.ano) ;

Ovar: Ni = 81,64 kWh/(m2.ano) ;

Évora: Ni = 76,95 kWh/(m2.ano).

4.1.3.2. NECESSIDADES NOMINAIS ANUAIS DE ENERGIA ÚTIL DE ARREFECIMENTO, NV

O valor limite das necessidades nominais de energia útil para arrefecimento (Nv) de

uma fração autônoma depende apenas da sua zona climática:

Zona V1 (Norte) - Nv = 16 kWh/m2.ano - Ovar

Caso de Estudo

95

Zona V2 (Norte) - Nv = 18 kWh/m2.ano - Covilhã

Zona V3 (Sul) - Nv = 32 kWh/m2.ano – Évora

4.1.3.3. LIMITAÇÃO DAS NECESSIDADES DE ENERGIA PARA PREPARAÇÃO DAS AQS, NA

O limite máximo das necessidades de energia para preparação das águas quentes

sanitárias (Na) da fração autônoma é 20,67 kWh/m2.ano. Este valor depende dos

valores de área útil, consumo médio diário de referência e número anual de dias de

consumo.

4.1.3.4. LIMITAÇÃO DAS NECESSIDADES NOMINAIS GLOBAIS DE ENERGIA PRIMÁRIA, NT

Este valor é calculado com base nos valores de Ni, Nv e Na. Assim, para cada uma

das regiões,

Covilhã: Nt = 4,05 kgep/(m2.ano) ;

Ovar: Nt = 3,67 kgep/(m2.ano) ;

Évora: Nt = 3,77 kgep/(m2.ano).

4.1.4. QUANTIFICAÇÃO DOS PARÂMETROS TÉRMICOS

4.1.4.1. COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA, U

Os coeficientes de transmissão térmica (U) dos diversos elementos constituintes do

edifício em estudo foram determinados com base nas características dos vários

materiais utilizados na sua construção. Os pormenores construtivos dos elementos

aqui apresentados são apresentados em anexo.

Paredes Exteriores Genéricas das Fachadas Principais

As paredes exteriores são duplas com espessura final de 0.30m, são constituídas, a

partir do seu interior, por chapisco com 2.0 cm, tijolo 11 cm, caixa de ar, preenchida

com 4 cm de isolamento tipo XPS – Poliestireno Expandido Extrudido, Tijolo 11 cm,

tendo como última camada um reboco de cimento com 2.0 cm de espessura, se

obtendo assim um U = 0.521 W/m2 ºC. De referir que esta estrutura de parede

permite de forma regulamentar efetuar a correção das pontes térmicas planas nas

zonas de vigas e pilares com espessuras de 20cm, colocando na zona do elemento

Caso de Estudo

96

de concreto armado um isolamento de XPS de 4cm e uma forra de tijolo de 3cm,

seguindo de um reboco final de 2.0cm, se obtendo nesta zona um U = 0.689 W/m2

ºC.

A título exemplificativo se mostra na seguinte tabela o cálculo do coeficiente de

transmissão térmica para as paredes exteriores genéricas.

Tabela 5 - Cálculo do coeficiente de transmissão térmica para a Parede exterior

Parede exterior em zona corrente

Camada λ [W/mºC] e [m] Msi [kg/m2] R [m2ºC/W] U [W/m2ºC]

fluxo de ar exterior

0,04

0,521

Chapisco 0,18 0,02 150 0,111

Tijolo furado 11 0,407 0,11 150 0,27

XPS (exp > 2,5) 0,04 0,04 150 1,081

Tijolo furado 11 0,407 0,11 150 0,27

Reboco cimento 1,3 0,02 150 0,015

fluxo de ar interior 0,13

Parede em Contacto com Instalações Técnica e Garagem

A parede interior é simples com espessura final de 15cm, constituída, a partir do seu

interior, por revestimento de chapisco com 2cm, tijolo 11 cm, tendo como última

camada um chapisco de 2cm, obtendo-se assim um U = 1.329 W/m2 ºC.

Pavimento dos Pisos em contacto com Instalações Técnicas e Garagem

Assim se considerou um pavimento do piso, em contacto com instalações técnica e

garagem constituído, inferiormente reboco com espessura de 2.0cm, por uma

estrutura de concreto armado de 20cm de espessura, uma camada de forma com

6cm constituída por um concreto leve com grão de argila expandida, 5cm de

isolamento tipo XPS, betonilha de regularização de 3cm e por fim um revestimento

cerâmico ou flutuante de madeira, se obtendo um U = 0.516 W/m2 ºC.

Cobertura Interior – Zona dos compartimentos no r/c adjacentes à biblioteca

Caso de Estudo

97

Se considerou um teto falso constituído por placas de gesso cartonado com 1.6cm

de espessura, isolado com lá de rocha com 8.0cm, se obtendo assim um U = 0.442

W/m2 ºC.

Cobertura Exterior 1 – Zona do hall de entrada e quartos

Se considerou a estrutura do teto do piso constituído por um teto falso formado por

placas de gesso cartonado com 1.6cm de espessura, uma caixa de ar com 15cm,

uma estrutura de concreto armado com 25cm de espessura, uma caixa de ar,

ventilada com 10cm e como revestimento final exterior, uma chapa de alumínio tipo

Sandwish com 5cm de poliuretano prensado, se obtendo assim um U = 0.467/0.440,

asc/desc W/m2 ºC.

Cobertura Exterior 2 – Zona da biblioteca

Considerou-se a estrutura do teto do piso constituído por um teto falso formado por

placas de gesso cartonado com 1,6cm de espessura, uma caixa de ar com 25cm,

uma estrutura de concreto armado com 25cm de espessura, uma caixa de ar,

ventilada com 10cm e como revestimento final exterior, uma chapa de alumínio tipo

Sandwish com 5cm de poliuretano prensado, se obtendo um U = 0.467/0.440,

asc/desc W/m2 ºC.

Cobertura em terraço

Se considerou a estrutura do teto do piso constituído por chapisco com 1cm de

espessura, uma estrutura de concreto armado com 25cm de espessura, uma

camada de forma com 6cm constituída por um concreto leve com grão de argila

expandida, 5 cm de isolamento tipo XPS, betonilha de regularização de 3cm, tela de

impermeabilização e por fim um revestimento cerâmico com 1,5cm de espessura, se

obtendo um U = 0.530 W/m2 ºC.

Pavimentos exteriores

Se considerou a estrutura do teto do piso constituído por reboco de cimento pintado

a branco com 1cm de espessura, uma estrutura de betão armado com 25cm de

espessura, uma camada de forma com 6cm constituída por um betão leve com grão

de argila expandida, 5cm de isolamento tipo XPS, betonilha de regularização de

Caso de Estudo

98

3cm, tela de impermeabilização e por fim um revestimento cerâmico com 1,50cm de

espessura, se obtendo um U = 0.554 W/m2 ºC.

Porta Exterior

Se considerou para porta exterior um painel de madeira exótica, maciça, com 4cm,

se obtendo um U = 2.581 W/m2 ºC.

Envidraçados Exteriores

Os envidraçados são em vidro duplo incolor com 4-16-5 mm, com caixilho em

Alumínio Lacado, simples, com corte térmico, sem classe à permeabilidade do ar,

pelo que terão um valor de U = 2.50 W/m2 ºC

4.1.4.2. COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA LINEAR, Ψ

Os valores definidos para o coeficiente ψ dos elementos da envolvente são:

Fachada em contacto com pavimentos exteriores ou não aquecidos

As fachadas em contacto com pavimentos exteriores ou não aquecidos, são

constituídas por paredes duplas, com isolamento na caixa-de-ar. Os pavimentos

possuem uma espessura de 25cm com isolamento aplicado no chão, pelo que terão

um valor de ψ = 0,70 W/m.ºC.

Fachada em contacto com pavimentos intermédios

As fachadas em contacto com pavimentos intermédios, são constituídas por paredes

duplas, com isolamento na caixa de ar. Os pavimentos possuem uma espessura de

25cm, pelo que terão um valor de ψ = 0,25 W/m.ºC.

Fachada em contacto com Cobertura inclinada ou terraço

As fachadas em contacto com esteira, são constituídas por paredes duplas. O

isolamento é contínuo sobre esteira. Os pavimentos possuem uma espessura de

25cm, pelo que terão um valor de ψ = 0,70 W/m.ºC.

Caso de Estudo

99

Fachada em contacto com varanda

As fachadas em contacto com varandas possuem uma espessura de pelos menos

30cm. Os pavimentos possuem uma espessura de 25cm, pelo que terão um valor de

ψ = 0,40 W/m.ºC.

Duas paredes verticais em contacto

As fachadas em contacto, são constituídas por paredes duplas com isolamento na

caixa de ar, pelo que terão um valor de ψ = 0,20 W/m.ºC.

Ligação da Fachada com padieira, ombreira ou peitoril

Como a fachada é isolada pela caixa-de-ar, assim a caixilharia não está em contacto

com o isolamento, pelo menos nas ombreiras e soleiras, apenas na parte superior do

caixilho das janelas, existe contacto, considerando-se apenas a zona do peitoril ou

soleira dos vãos e ombreiras, pelo que terá um valor de ψ = 0.20 W/m.ºC.

Ligação da Fachada com pavimento térreo

Como a fachada é isolada pela caixa-de-ar, possuindo um pavimento de piso com

espessura de 25cm, pelo que terá um valor de ψ = 0.60 W/m.ºC

4.1.4.3. INÉRCIA TÉRMICA, IT

Como foi definido em 3.6, a tabela seguinte mostra o cálculo de It para a moradia em

questão.

Caso de Estudo

100

Tabela 6 - Cálculo da inércia térmica, It

Elemento Área (m

2)

Massa Inercial

Paredes exteriores e PTP em paredes exteriores 189,4 28410

Pavimentos exteriores e PTP em pav. exteriores 23,73 3559,5

Coberturas exteriores e PTP em cob. exteriores 118,24 17736

Paredes e Pavimentos em contacto com o solo 52,69 7903,5

Paredes em contacto com espaços não úteis e PTP 34,07 5110,5

Pavimentos sobre espaços não úteis e suas PTP 103,35 15502,5

Coberturas sob espaços não úteis e suas PTP 21,06 3159

Envidraçados de separação com espaços não úteis 0 0

Elementos interiores sem requisitos (paredes + pavimentos + coberturas) 205,29 61587

Total 747,83 142968

Ap - Área útil (m2) 228,82

Inércia Térmica (Kg/m2) 624,81

A fração autônoma em estudo apresenta uma inércia térmica forte (It ≥ 400 kg/m2).

4.1.5. RESULTADOS

4.1.5.1. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS

Os índices térmicos fundamentais a quantificar são os valores das necessidades

nominais anuais de energia útil para aquecimento (Nic), das necessidades nominais

anuais de energia útil para arrefecimento (Nvc), das necessidades nominais anuais

de energia para produção de águas quentes sanitárias (Nac), bem como das

necessidades globais de energia primária (Ntc). A tabela seguinte apresenta os

índices térmicos fundamentais que foram quantificados através da utilização do

RCCTE para as três localizações acima referidas.

Caso de Estudo

101

Tabela 7 - Quantificação dos requisitos energéticos

Nic (kWh/(m2⋅ano) Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nac

(kWh/(m2⋅ano) Ntc (kgep/(m2⋅ano)

Covilhã 118,41 2,42 5,12 1,91

Ovar 73,45 2,05 5,12 1,25

Évora 70,57 17,21 5,12 1,37

4.1.5.2. VERIFICAÇÃO DO RCCTE

De acordo com os artigos 5º, 6º, 7º e 8º, a verificação do RCCTE pressupõe:

Nic ≤ Ni [kWh/(m2.ano)]

Nvc ≤ Nv [kWh/(m2.ano)]

Nac ≤ Na [kWh/(m2.ano)]

Ntc ≤ Nt [kgep/( m2.ano)]

Covilhã

Tabela 8 - Verificação do RCCTE – Covilhã

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Ni

(kWh/(m2⋅ano) Nic/Ni

Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nv

(kWh/(m2⋅ano) Nvc/Nv

134,41 121,78 1,1 2,42 18,00 0,13

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Na

(kWh/(m2⋅ano)

Nac/Na Ntc

(kgep/(m2⋅ano)

Nt

(kgep/(m2⋅ano)

Ntc / Nt

5,12 20,67 0,25 1,91 4,05 0,47

Caso de Estudo

102

Ovar

Tabela 9 - Verificação do RCCTE – Ovar

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Ni

(kWh/(m2⋅ano) Nic/Ni

Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nv

(kWh/(m2⋅ano) Nvc/Nv

73,45 81,64 0,90 2,05 16,00 0,13

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Na

(kWh/(m2⋅ano) Nac/Na

Ntc

(kgep/(m2⋅ano)

Nt

(kgep/(m2⋅ano) Ntc / Nt

5,12 20,57 0,25 1,25 3,67 0,34

Évora

Tabela 10 - Verificação do RCCTE – Évora

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Ni

(kWh/(m2⋅ano) Nic/Ni

Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nv

(kWh/(m2⋅ano) Nvc/Nv

70,57 76,95 0,92 17,21 32,00 0,54

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Na

(kWh/(m2⋅ano) Nac/Na

Ntc

(kgep/(m2⋅ano)

Nt

(kgep/(m2⋅ano) Ntc / Nt

5,12 20,67 0,25 1,37 3,77 0,36

Seguidamente, se resumem estes resultados de forma gráfica.

Caso de Estudo

103

Figura 33 – Quantificação e comparação de Nic, Nvc e Nac

Figura 34 – Quantificação e comparação de Ntc. Valores de Ntc/Nt

4.1.5.3. INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS

Como se pode observar pela verificação das tabelas 8,9 e 10, o primeiro caso é o

único que se encontra em situação não regulamentar: as necessidades nominais de

aquecimento são superiores ao valor regulamentar (Nic>Ni).

Os restantes casos apresentam valores bastante aceitáveis. O valor de Ntc/Nt de

0,34 kgep/(m2⋅ano) para o caso de Ovar, lhe confere uma eficiência energética de

classificação A, como se pode observar pelas figuras seguintes.

134,41

2,42 5,12

73,45

2,05 5,12

70,57

17,21

5,12

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Nic Nvc Nac

Covilhã

Ovar

Évora

1,91

0,47

1,25

0,34

1,37

0,46

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Ntc Ntc/Nt

Covilhã

Ovar

Évora

Caso de Estudo

104

Figura 35 - Classes energéticas

Figura 36 - Classificação da eficiência energética – Ovar (Caso 1)

Como se pôde constatar anteriormente, o edifício consegue ser regulamentar em

dois dos casos estudados mas, as exigências da zona climática da Covilhã foram

demasiado elevadas para as características da envolvente definida.

Conseqüentemente, neste caso, a fração não se encontra regulamentar na estação

de aquecimento, não podendo, assim, receber etiqueta energética.

A fração que obteve melhor desempenho térmico é, como seria de esperar (devido a

ser a que se encontra numa zona climática menos adversa) a que está situada na

zona climática de Ovar.

Em anexo, se encontram todas as folhas de cálculo do RCCTE demonstrativas desta

solução.

Caso de Estudo

105

4.2. CASO 2 – ANÁLISE TÉRMICA DA MORADIA NA COVILHÃ E OVAR COM

MELHORIA DE CARACTERÍSTICAS DA ENVOLVENTE.

4.2.1. INTRODUÇÃO

Tendo em conta os resultados obtidos anteriormente, se optou por voltar a aplicar o

RCCTE às frações das zonas climáticas da Covilhã e de Ovar, mas desta vez com

algumas alterações à envolvente, nomeadamente um aumento significativo na

espessura do isolamento térmico da envolvente e um aumento da espessura da

porta exterior.

Com este aumento, se tem como objetivo regulamentar o caso da moradia na zona

climática da Covilhã e tentar que o caso da zona climática de Ovar consiga uma

classificação energética de A+ (Ntc/Nt ≤ 0,25 kgep/(m2⋅ano)).

De referir que não se efectou esta alteração para o caso de Évora, visto que esta é

uma situação intermédia relativamente às duas anteriores.

4.2.2. PRESSUPOSTOS DE CÁLCULO

Como já foi referido, se optou, em primeiro lugar, pelo aumento das espessuras de

isolamento térmico da envolvente. Assim, as alterações estão definidas no quadro

seguinte:

Tabela 11 - Espessuras de isolamentos (Casos 1 e 2)

Espessura de Isolamento (m)

Caso 1 Caso 2

Paredes 0,04 0,1

Pavimentos 0,05 0,1

Coberturas 0,05 0,1

Se optou também, pelo aumento da espessura da porta exterior de 4cm iniciais para

8cm, mantendo o mesmo material (madeira exótica).

Assim, foram calculados os valores dos coeficientes de transmissão térmica com as

alterações previstas.

Caso de Estudo

106

De maneira a poder obter uma comparação das diferenças dos valores de U para os

dois casos, segue uma tabela semelhante à Tabela 5.:

Tabela 12 - Cálculo do coeficiente de transmissão térmica para a Parede exterior

Parede exterior em zona corrente

Camada λ [W/mºC] e [m] Msi [kg/m2] R [m2ºC/W] U [W/m2ºC]

fluxo de ar exterior

0,04

0,283

Chapisco 0,18 0,02 150 0,111

Tijolo furado 11 0,407 0,11 150 0,27

XPS (exp > 2,5) 0,04 0,1 150 2,703

Tijolo furado 11 0,407 0,11 150 0,27

Reboco cimento 1,3 0,02 150 0,015

fluxo de ar interior 0,13

Como se pode verificar, a diferença de espessura do isolamento térmico fez alterar o

valor do coeficiente de transmissão térmica desta parede dos 0,521 W/m2ºC iniciais

para 0,283 W/m2ºC.

Assim, segue uma tabela com todos os valores do coeficiente de transmissão

térmica tanto para o primeiro caso estudado com para o novo caso:

Caso de Estudo

107

Tabela 13 - Coeficientes de transmissão térmica (casos 1 e 2)

Elemento

Coeficiente de transmissão térmica, U (W/m

2ºC)

Caso 1 Caso 2

Parede exterior em zona corrente 0,52 0,28

Parede exterior em zona de pilar e viga 0,69 0,32

Caixa de estores 0,92 0,51

Porta exterior 2,58 1,4

Cobertura em terraço 0,53 0,28

Pavimento exterior 0,55 0,29

Cobertura exterior 1-Zona da biblioteca 0,47/0,44 0,22/0,21

Cobertura exterior 2- Zona do Hall e Quartos 0,47/0,44 0,22/0,21

Parede em contacto com zona de inst. técnicas 1,33 1,03

Parede em contacto com garagem 1,33 1,03

Pavimento do piso em contacto com caixa de ar, gar. e inst. téc.

0,52 0,43

Assim, com estes novos elementos, voltou-se a aplicar o RCCTE para os casos das

zonas climáticas da Covilhã e de Ovar.

4.2.3. RESULTADOS

4.2.3.1. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS

Os resultados obtidos para os dois casos em questão se apresentam na seguinte

tabela:

Tabela 14 - Quantificação dos requisitos energéticos

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Ntc

(kWh/(m2⋅ano)

Covilhã 109,94 2,72 5,12 1,65

Ovar 57,70 3,80 5,12 1,09

Caso de Estudo

108

4.2.3.2. VERIFICAÇÃO DO RCCTE

Assim, procedendo da mesma maneira que no primeiro caso, se comparam estes

valores com os casos de referência de modo a ver se se encontram regulamentares.

Deste modo, para o caso da Covilhã, tem-se:

Tabela 15 - Verificação do RCCTE – Covilhã

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Ni

(kWh/(m2⋅ano)

Nic/Ni Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nv

(kWh/(m2⋅ano)

Nvc/Nv

109,94 121,78 0,90 2,72 18,00 0,15

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Na

(kWh/(m2⋅ano) Nac/Na

Ntc

(kgep/(m2⋅ano)

Nt

(kgep/(m2⋅ano) Ntc / Nt

5,12 20,67 0,25 1,85 4,05 0,46

Do mesmo modo, para o caso de Ovar, tem-se:

Tabela 16 - Verificação do RCCTE – Ovar

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Ni

(kWh/(m2⋅ano) Nic/Ni

Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nv

(kWh/(m2⋅ano) Nvc/Nv

57,70 81,64 0,71 3,80 16,00 0,24

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Na

(kWh/(m2⋅ano) Nac/Na

Ntc

(kgep/(m2⋅ano)

Nt

(kgep/(m2⋅ano) Ntc / Nt

5,12 20,57 0,25 1,09 3,67 0,30

Uma vez mais, se seguem os gráficos ilustratórios destas situações:

Caso de Estudo

109

Figura 37 - Quantificação e comparação de Nic, Nvc e Nac

Figura 38 - Quantificação e comparação de Ntc. Valores de Ntc/Nt

4.2.3.3. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS

Se pode observar, recorrendo às tabelas anteriores, que o caso da moradia situada

na zona climática da Covilhã já se encontra regulamentar para a estação de

aquecimento. Assim, já está de acordo com as exigências do RCCTE e, com o valor

de Ntc/Nt de 0,46 kgep/(m2⋅ano) , obtém uma eficiência energética com classificação

A.

Quanto à moradia situada na zona climática de Ovar, apesar de se ter conseguido

reduzir em 13% o valor das necessidades nominais de energia, Ntc (de 1,25 para

1,09), e obtendo uma classificação de A, não se conseguiu atingir o objetivo

proposto (que a sua eficiência energética seja de A+ (Ntc/Nt ≤ 0,25 kgep/(m2⋅ano)).

109,94

2,72 5,12 1,65

57,7

3,8 5,12 1,090

20

40

60

80

100

120

Nic Nvc Nac Ntc

Covilhã

Ovar

1,65

0,46

1,09

0,3

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

Ntc Ntc/Nt

Covilhã

Ovar

Caso de Estudo

110

4.3. CASO 3 – ANÁLISE TÉRMICA DO CASO DA MORADIA NA ZONA

CLIMÁTICA DE OVAR COM MELHORIA DE CARACTERÍSTICAS DOS

ENVIDRAÇADOS EXTERIORES.

4.3.1. INTRODUÇÃO

No seguimento dos dois casos anteriores e, com o objetivo de alterar a classificação

energética da moradia na zona climática de Ovar de A para A+, vai-se voltar a fazer

uma aplicação do RCCTE alterando, desta vez, as características dos envidraçados

exteriores.

4.3.2. PRESSUPOSTOS DE CÁLCULO

Um pouco à semelhança da alteração efetuada nas paredes exteriores, o parâmetro

das características dos envidraçados que mais influência poderá ter no resultado

final é o seu coeficiente de transmissão térmica (Uwdn).

Assim, recorrendo ao ITE 50 (Pina dos Santos, 2006), que fornece dados sobre

alguns coeficientes de transmissão térmica de elementos da envolvente dos

edifícios, se escolheu o envidraçado com o valor de Uwdn mais reduzido.

Desse modo, se alterou a solução de envidraçado inicial para um envidraçado em

vidro duplo incolor com 4-16-5 mm, com caixilho em plástico. Esta solução tem um

coeficiente de transmissão térmica de referência de 1,9 W/m2 ºC, valor este que é

24% inferior aos 2,5 W/m2 ºC iniciais.

4.3.3. RESULTADOS

4.3.3.1. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS

Com esta nova alteração, se voltou a aplicar o Regulamento ao caso em questão, se

obtendo o seguinte resultado:

Tabela 17 - Quantificação dos requisitos energéticos

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Ntc

(kWh/(m2⋅ano)

Ovar 51,23 3,53 5,12 1,02

Caso de Estudo

111

4.3.3.2. VERIFICAÇÃO DO RCCTE

Como se pode observar, os valores de Nic, Nvc e Ntc diminuíram ligeiramente.

Fazendo novamente o comparativo com os valores regulamentares, se obtém:

Tabela 18 - Verificação do RCCTE – Ovar

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Ni

(kWh/(m2⋅ano) Nic/Ni

Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nv

(kWh/(m2⋅ano) Nvc/Nv

51,23 81,64 0,61 3,53 16,00 0,22

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Na

(kWh/(m2⋅ano) Nac/Na

Ntc

(kgep/(m2⋅ano)

Nt

(kgep/(m2⋅ano) Ntc / Nt

5,12 20,57 0,25 1,02 3,67 0,28

4.3.3.3. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS

Analisando os resultados obtidos, verifica-se uma diminuição do valor de Ntc/Nt de

0,30 kgep/(m2⋅ano) para 0,28 kgep/(m2⋅ano).

A sua classificação energética continua cifrada em A, não se conseguindo atingir o

objetivo proposto (que a sua eficiência energética seja de A+ (Ntc/Nt ≤ 0,25

kgep/(m2⋅ano)).

Caso de Estudo

112

4.4. CASO 4 – ANÁLISE TÉRMICA DO CASO DA MORADIA NA ZONA

CLIMÁTICA DE OVAR COM MELHORIA DE CARACTERÍSTICAS DOS

SISTEMAS DE AQUECIMENTO E PREPARAÇÃO DE AQS.

4.4.1. INTRODUÇÃO

Com base no resultado obtido no Caso de Estudo 3 e, continuando com o objetivo

de chegar a uma classificação de A+, se voltou a fazer uma alteração de projeto.

Assim, de modo a poder verificar a influência dos instrumentos de sistemas de

Aquecimento e Preparação de AQS, se voltou a aplicar o regulamento na solução

anterior, desta vez alterando os referidos sistemas.

4.4.2. PRESSUPOSTOS DE CÁLCULO

Recorrendo ao artigo 18º do RCCTE, se podem verificar os valores de eficiência

nominal de um determinado número de equipamentos de aquecimento e

arrefecimento do ambiente. Como será de esperar, quanto maior a eficiência dos

equipamentos, maior será a eficiência energética da habitação.

Com isso em mente, se optou por efetuar duas alterações no projeto original. Assim,

no lugar da Caldeira a Combustível Líquido para o aquecimento, que tem um

rendimento de 80%, utilizou-se uma Caldeira a Combustível gasoso que tem um

aumento de 7 valores percentuais no seu rendimento total, comparando com a

anterior (87%).

Simultaneamente, com base nos valores fornecidos na Secção VI.3 do RCCTE,

alterou-se também o sistema de preparação de AQS de um “Termoacumulador a

gás com 50m a 100mm de isolamento térmico” para uma “Caldeira mural com

acumulação com pelo menos 100mm de isolamento térmico”. Enquanto que a

primeira tinha um rendimento de 75%, a nova solução fornece um rendimento de

87%.

Caso de Estudo

113

4.4.3. RESULTADOS

4.4.3.1. QUANTIFICAÇÃO DOS REQUISITOS ENERGÉTICOS

Depois de aplicado o Regulamento à solução referida, se obteve o seguinte

resultado:

Tabela 19 - Quantificação dos requisitos energéticos

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Ntc

(kWh/(m2⋅ano)

Ovar 51,23 3,53 4,41 0,92

4.4.3.2. VERIFICAÇÃO DO RCCTE

Como seria de esperar, o valor de Nac teve uma diminuição, provocando assim

também uma diminuição no valor de Ntc. Fazendo o comparativo com os valores

regulamentares, se tem:

Tabela 20 - Verificação do RCCTE – Ovar

Nic

(kWh/(m2⋅ano)

Ni

(kWh/(m2⋅ano) Nic/Ni

Nvc

(kWh/(m2⋅ano)

Nv

(kWh/(m2⋅ano) Nvc/Nv

51,23 81,64 0,61 3,53 16,00 0,22

Nac

(kWh/(m2⋅ano)

Na

(kWh/(m2⋅ano) Nac/Na

Ntc

(kgep/(m2⋅ano)

Nt

(kgep/(m2⋅ano) Ntc / Nt

4,41 20,57 0,21 0,89 3,67 0,24

4.4.3.3. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS

Finalmente, com um novo valor de 0,24 kgep/(m2⋅ano) para Ntc/Nt, se conseguiu

obter o objetivo de tornar a edificação situada na zona climática de Ovar, uma

edificação com classificação energética de A+ (0,24<0,25).

Caso de Estudo

114

Figura 39 - Classificação da eficiência energética – Ovar (Caso 4)

Conclusões

115

5. CONLCUSÕES

O presente trabalho tinha como principal objectivo a avaliação da eficiência

energética de uma residência unifamiliar em Portugal.

Através da recolha de diversas informações, se constatou que o tema da eficiência

energética tem estado no centro das preocupações de várias organizações

mundiais, incluindo Portugal que, em conjunto com outros estados membros da

União Européia, estabeleceu algumas metas a nível energético, incentivando a

poupança de energia. Foram inúmeros programas e protocolos, entre os quais se

destaca o Protocolo de Kioto, em que participaram entidades governamentais de

todo o Mundo, traçando medidas para reduzir as emissões dos gases poluentes na

atmosfera, provocados principalmente pela produção de energia.

O setor dos edifícios é um dos grandes consumidores de energia em Portugal e por

isso o projeto de novos edifícios e grandes reabilitações, tem que ir para além da

funcionalidade e da estética e tem que ter preocupações energéticas.

No projeto de um edifício, uma boa orientação geográfica é fundamental para a

redução dos consumos energéticos. Um edifício corretamente orientado a Sul,

possui um enorme aproveitamento direto da radiação solar, que lhe reduz as

necessidades de aquecimento e iluminação.

Outra das grandes preocupações a ter é projetar edifícios bem isolados, mas com

sistemas de ventilação, natural ou mecânica, capazes de garantir o conforto térmico

de seus utilizadores, bem como evitar o aparecimento de umidades, patologia que

no clima português é bastante frequente.

Através de estratégias bioclimáticas e de eficiência energética que foram descritas

ao longo deste estudo, é possível que quase todas as edificações, existentes ou

novas, atinjam as metas atrás referidas, se tornando mais eficientes e, assim,

melhores para o utilizador e para o meio ambiente.

A última parte deste trabalho, se refere ao estudo de um caso concreto, atraves da

aplicacao dos conceitos abordados ao longo da parte teorica. Numa primeira fase,

recorrendo sempre ao Regulamento das Características de Comportamento Térmico

dos Edifícios, se realizou um estudo relativo a uma moradia que, para efeito

Conclusões

116

acadêmico, foi implantada em três diferentes localizações em Portugal. Assim, o

trabalho permitiu concluir que o clima em Portugal é bastante diferente consoante a

região considerada. Desse modo, um edificio que cumpra os requisitos térmicos na

zona de Ovar ou Évora, poderá não cumprir na região da Covilhã, visto que o clima é

mais frio. Se constatou que o edificio na Covilhã, só com um aumento de espessura

de isolamento térmico em média de 6 cm em toda a envolvente opaca, conseguiu

cumprir os mínimos regulamentares. Desse modo, se pôde confirmar que a Covilhã,

apesar de não se encontrar no zoneamento climático mais condicionante, possui um

clima suficientemente frio (devido à sua altitude) durante a estação de aquecimento

para que o projeto inicial não seja regulamentar.

Foi também verificado que o aumento da espessura de isolamento térmico na

moradia situada na zona climática de Ovar reduziu em 13% o valor das

necessidades nominais de energia, Ntc

De seguida, de modo a se verificar a importância da envolvente envidraçada na

eficiência energética de um edifício, se voltou a aplicar o regulamento (desta vez só

para o caso de Ovar) com uma diferente solução de envidraçado (envidraçado duplo

incolor com 4-16-5 mm, com caixilho em plástico. Os resultados obtidos diminuiram

as necessidades nominais de energia, mas a diminuição não foi suficiente para que

a eficiência energética da moradia passasse a ser A+. Isso permite concluir que a

solução de envidraçados inicial já era uma solução boa, sendo que a melhoria

verificada quando se utilizou a melhor solução possível, não foi significativa.

Por fim, de maneira a verificar a influência dos instrumentos de sistemas de

Aquecimento e Preparação de AQS, se voltou a aplicar o regulamento para a

moradia situada em Ovar, desta vez alterando os referidos sistemas. Assim, no lugar

da Caldeira a Combustível Líquido para o aquecimento, que tem um rendimento de

80%, utilizou-se uma Caldeira a Combustível gasoso que tem um aumento de 7

valores percentuais no seu rendimento total, comparando com a anterior (87%).

Alterou-se também o sistema de preparação de AQS de um “Termoacumulador a

gás com 50m a 100mm de isolamento térmico” para uma “Caldeira mural com

acumulação com pelo menos 100mm de isolamento térmico” sendo que o seu

rendimento passou a ser de 87% ao invés dos 75% iniciais.

Conclusões

117

O valor das necessidades nominais de energia útil passaram de 0,28 kgep/(m2⋅ano)

para 0,24 kgep/(m2⋅ano).

Assim se pode concluir que os sistemas de aquecimento e preparação de águas

sanitárias são possuidores de uma grande importância no valor de eficiência

energética de uma moradia. Essa importância, apesar de já ser expectável devido à

distribuição do consumo energético nos edifícios residenciais, é justificada com o

fato da fórmula utilizada para o cálculo das necessidades nominais de energia útil

possuir uma ponderação bastante elevada na parcela de AQS.

Se conseguiu, assim, alcançar uma classificação de A+ para a eficiência energética

da moradia situada em Ovar.

Referências Bibliográficas

118

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Boyle, Godfrey; Energy Systems and Sustainability; Oxford: University Press;

2003

[2] CIB; Agenda 21 on Sustainable Construction; CIB Report Publication; Roterdam;

1999

[3] Gomes, Maria; Marcelino, Maria; Espada, Maria; Proposta para um Sistema de

Indicadores de Desenvolvimento Sustentável; Direcção Geral do Ambiente; 2000

[4] Alexander, G.; The context of Renewable Energy Technologies, in Boyle, G. (ed);

Renewable Energy – Power for a Sustainable future; Oxford University and Open

University; Oxford; 1996

[5] Mendonca, Paulo; Desempenho Energetico dos Edificios – Manual de

Acompanhamento das Acções de Formação da Ordem dos Arquitectos; 2007

[6] DGE – Direcção Geral de Geologia e Energia; 2007; http://www.dgge.pt

[7] DGE; Eficiência Energética nos Edifícios; Direccao Geral de Energia – Ministério

da Economia; 2002

[8] Communities, Commision of the European; Eu Energy Policy Data; European

Commision; 2007

[9] ADENE – Agencia de Energia; http://www.adene.pt

[10] Goncalves, Helder; Conceitos Bioclimáticos para os Edifícios em Portugal;

DGGE; 2004

[11] CONSTRUIR PORTUGAL; http://www.construirportugal.pt

[12] Decreto-Lei no 78/2006, de 4 de Abril; Sistema Nacional de Certificação

Energética e da Qualidade do Ar Interior dos Edifícios, 2006

[13] Decreto-Lei no 79/2006, de 4 de Abril; RSECE – Regulamento dos Sistemas

Energéticos de Climatização em Edifícios, 2006

[14] Decreto-Lei no 80/2006, de 4 de Abril; RCCTE – Regulamento das

Características do Comportamento Térmico dos Edifícios, 2006

Referências Bibliográficas

119

[15] Everett, B; Solar Thermal Energy, in Boyle, G. (ed); Renewable Energy Power

for Sustainable future; Oxford University and Open University; Oxford; 1996

[17] 4EOLIC ENERGIAS RENOVAVEIS; 2007; http://www.4eolic.pt

- Outras fontes consultadas:

Simões, Nuno. Aplicação do Novo RCCTE (Decreto-Lei n.º 80/2006).

Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra, 2007.

EDP Energias de Portugal. Publicação On-Line. 2010. http://www.edp.pt

Aelenei, Daniel. RCCTE "Light". Departamento de Engenharia Civil da

Universidade Nova de Lisboa, 2008.

CONSTRUCAO SUSTENTAVEL; 2007; http://www.quercus-

construcaosustentavel.com/

ENAT – Energias Naturais; http://www.enat.pt

Energy and Environmental Issues in the Building Sector;

http://www.greenbuilding.ca

ERSE – Entidade Reguladora dos Edificios Energeticos; http://www.erse.pt

Santos, Carlos, e Luís Matias. ITE 50 – Coeficientes de Transmissão Térmica

de Elementos da Envolvente. LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil,

2006.

Valério, Jorge. Avaliação do Impacte das Pontes Térmicas no Desempenho

Térmico e Energético de Edifícios Residenciais Correntes. Instituto Superior

Técnico, Universidade de Lisboa, 2007.

Utilização de Colectores Solares para Aquecimento de Água no Sector

Doméstico. DGE / IP-AQSpP, 2003.

Portugal, Ogilvy & Mather. Eficiência Energética nos Edifícios. Direcção Geral

de Energia - Ministério da Economia, 2002.

Referências Bibliográficas

120

7. ANEXOS

Anexo 1 – Peças desenhadas do projecto

Anexo 2 – Folhas de cálculo do RCCTE (caso 1 – Ovar)

Anexo 3 – Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos

Edifícios (RCCTE)